JPH0638896B2 - 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） 本発明は各種の液体を半透過性のセラミックス質の濾過
体により限外濾過あるいは精密濾過する液体分離装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来から食品、医薬、化学等の分野において液体を限外
濾過あるいは精密濾過するためには、高分子膜のような
膜モジュールや多孔質金属管、セラミック管のような管
状モジュールを濾過体として用いた液体分離装置が用い
られている。ところが、例えば特公昭５２−１０１１３
号公報、特公昭５３−３５５５２号公報に示されるよう
な高分子膜を用いた従来の液体分離装置は高分子の特性
上から耐熱性、耐薬品性、耐酸、耐アルカリ性に劣るう
え高分子膜が微生物に侵食されたり液中の粒子によって
削られて損傷し易い欠点があり、１２０〜１３０℃の蒸
気殺菌が必要とされる食品、医薬等の分野には用いるこ
とができない場合があった。また管状モジュールを用い
たもののうち特公昭５８−３０３０５号公報に示される
ように原液を外側から供給する外圧型のものは液が均一
に流れないため、使用中に有効濾過面積が減少したり微
生物汚染を生ずることがある欠点があり、逆に原液を内
側から供給する内圧型のものは膜性能を維持するために
は原液流量がたくさんいるので動力費が大となるうえ、
管の内径によって規定される有効濾過面積を大きく取る
ことができない欠点があった。

（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を解決して、耐熱性、
耐薬品性等に優れ、液の停滞による微生物の繁殖や有効
濾過面積の減少がなく、圧力損失が小で動力費が安い液
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、セラミックス質の多孔体よりなり少なくとも
一方の側面にリブにより区画された凹部を備えた板状の
濾過体を、濾過体の一側面に原液供給質を形成し他側面
に透過液排出質を形成しつつスペーサ又はパッキンを介
して多数枚積層するとともに、これらの原液供給室と透
過液排出室の少なくとも一方は前記凹部により形成され
たものとし、かつ各原液供給室を原液供給管に、また各
透過液排出室を透過液排出手段にそれぞれ連通させたこ
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詳細に説明する。第
１図及び第２図に示す第１の実施例において、(1)はセ
ラミックス質の多孔体よりなる板状の濾過体であり、(2
a)はその原液側の側面をシールする原液側パッキン、
(3)は濾過体(1)の反対側の側面に位置する透過液側スペ
ーサであって、これらの３種類の板が固定側の端板(4)
と締付用シリンダ(5)によって加圧される可動側の端板
(6)との間に多数枚積層され加圧一体化されている。濾
過体(1)はアルミナ質あるいはジルコニア質の微粒子を
焼結して平均細孔径が１０Å〜２μｍの多孔体としたも
ので、その厚みは0.5 〜5 mm程度のごく薄いものであ
る。濾過体(1)は第２図に示されるようにその下端付近
に原液供給孔(7)を備え、またその上端付近に原液流出
孔(8)を備えている。これらの原液供給孔(7)及び原液流
出孔(8)の個数は１個でも複数個でもよく、またその形
状は円形、長円形等の任意の形状とすることができる。
濾過体(1)の一側面には原液の流れる方向、即ち前記の
原液供給孔(7)から原液流出孔(8)に向かう方向に延びる
リブ(9)により区画された複数の凹部が設けられ、この
凹部が原液供給室(10)を形成している。これらの原液供
給孔(7)及び原液流出孔(8)を含む濾過体(1)の周辺部分
は液のしみ込みを避けるために無機材料等によりシーリ
ングしておくことが好ましい。原液側パッキン(2)は天
然ゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等のゴム、テフロン
系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系等の合成樹脂の
ようなシール性のある材料からなるもので、図示のよう
に濾過体(1)の原液側の側面の周縁部をシールするため
のものである。一方、透過液側スペーサ(3)は原液側パ
ッキン(2a)と同様にゴム、合成樹脂のようなシール性の
ある材料からなり、濾過体(1)の平面状とされた透過液
側の側面に密着して透過液排出室(14)を形成するための
ものである。透過液側スペーサ(3)はその下端付近に前
記の濾過体(1)の原液供給孔(7)に連通する透孔(11)を備
え、その上端付近には原液流出孔(8)に連通する透孔(1
2)を備えている。また透過液側スペーサ(3)はその中央
部に濾過体(1)に作用する偏圧を受けるためのリブ(13)
を備えるとともにその下部には濾過体(1)との間に形成
される濾過液排出室(14)内に流出した透過液を下方へ排
出するためのパイプ状の透過液排出手段(15)を備えてい
る。リブ(13)は縦横いずれの方向に設けてもよいが、リ
ブ(13)を図示のように横リブとしたときには各リブ(13)
にも透過液排出用の透孔(16)を透設しておくものとす
る。なお(17)は透過液側スペーサ(3)の透孔(12)とのみ
連通する連通孔(18)を備えた不透過性の中間板であり、
(19)は濾過されるべき原液を透過液側スペーサ(3)の透
孔(11)及び濾過体(1)の原液供給孔(7)を介して原液供給
室(10)へ送り込むための原液供給管である。

このように構成されたものは、一方の端板(6)の原液供
給管(19)から濾過されるべき原液を１〜１０kg／cm²程
度の圧力で供給すれば、原液は透過液側スペーサ(3)の
透孔(11)、濾過体(1)の原液供給孔(7)を経て濾過体(1)
の原液側の側面のリブ(9)付きの凹部により形成された
原液供給室(10)に流入し、その一部はセラミックス室の
多孔体よりなる濾過体(1)によって濾過されて透過液の
みが反対側の透過液排出液(14)に入りその下部の透過液
排出手段(15)から下方へ排出される。図示のように原液
側パッキン(2a)はその両側に濾過体(1)を備えているの
でこの濾過作用は２枚の濾過体(1)により同時に行われ
ることとなる。また、原液の残部は濾過体(1)の原液流
出孔(8)、透孔(12)、中間板(17)の連通孔(18)を経て隣
接するユニットへ入り、同様に濾過が行われることとな
る。

第３図は透過液側スペーサ(3)を不織布や石綿のような
多孔質の材料からなる平板とした変形例を示すものであ
る。第１の実施例においては透過液排出室(14)に流出し
た透過液がパイプ状の透過液排出手段(15)から外部へ排
出されるに対し、本実施例においては透過液は多孔質の
透過液側スペーサ(3)の内部の細孔を流れてその下端か
ら下方へ滴下する。このために透過液側スペーサ(3)の
下端は図示のように濾過体(1)等よりも下方へ長く延長
されてこの部分が透過液排出手段(15)として作用するよ
うにされている。また、透過液側スペーサ(3)に透設さ
れた透孔(11)、(12)の周囲はその内部を流れる原液が透
過液と混合することを防止するためにシール材(20a) に
よりシーリングしておくものとする。

第４図及び第５図に示す第３の実施例においては、濾過
体(1)の透過液側の側面にリブ(20)により区画された凹
部が設けられ、この凹部により透過液排出室(14)が形成
されるとともに、原液供給質(10)はリブ(21)付きの原液
側スペーサ(2)によって形成される。また、濾過体(1)の
透過液側には透過液側パッキン(3a)が設けられるととも
に、透過液排出手段(15)は透過液排出室(14)と連通する
ように濾過体(1)に設けられている。その他の部分は第
１の実施例と同様であるから、対応する部分に同一の符
号を付して説明を省略する。

第６図及び第７図に示される第４の実施例においては、
濾過体(1)の両側面にリブ(9)及びリブ(20)により区画さ
れた凹部がそれぞれ凹設されて原液供給室(10)と透過液
排出室(14)を形成しており、また各濾過体(1)は原液側
パッキン(2a)と透過液側パッキン(3a)とを介在させつつ
積層されている。その他の部分については第１及び第３
の実施例と同様であるから、対応する部分に同一の符号
を付して説明を省略する。

以上の各実施例ではスペーサやパッキンを濾過体(1)と
は別体に設けたが、これらは濾過体(1)の表面に接着さ
れたものであっても、ライニングやコーティングによっ
て一体的に形成されたものであってもよい。また、濾過
体(1)として均質なセラミック多孔体を使用するほか、
例えば平均細孔径0.2 〜20μｍ、厚み１〜５mmのセラミ
ック粒子の焼結体よりなる中心層と、平均細孔径１０Å
〜２μｍ、厚み１μｍ〜１mmのセラミック微粒子の焼結
体よりなる表面層とからなる複層のセラミック多孔体を
使用することもできる。この場合には原液供給孔(7)や
原液流出孔(8)の周囲をシーリングして液のしみ込みを
防止しておくものとする。

（作用） このように構成されたものは、濾過体(1)の一側面に形
成された各原液供給室(10)に原液供給管(19)から濾過さ
れるべき原液を供給すれば、原液は多数枚積層されたセ
ラミックス質の多孔体からなる濾過体(1)によりそれぞ
れ濾過されて透過液のみが反対側の側面に形成された透
過液排出室(14)に流入し、これに連通する透過液排出手
段(15)から外部へ取出されることは前述のとおりであ
る。本発明の濾過体(1)はセラミック室の多孔体よりな
り耐熱性に優れるため高温反応系に用いることができ、
また１２０〜１３０℃の蒸気殺菌を行うこともできるの
で食品工業や医薬品工業にも用いることができる。更に
セラミック室の濾過体(1)は有機溶剤等に対する耐薬品
性、強酸等に対する耐酸性、耐アルカリ性、耐微生物性
に優れる利点があり、また洗浄による目詰りの回復が容
易で長期間安定した機能を発揮できるものである。ま
た、本発明の液体分離装置においては、原液は濾過体
(1)の一側面に形成された原液供給室(10)を介して濾過
体(1)の全面に供給されて濾過され、透過液がその反対
側の側面に形成された透過液排出室(14)に流入するので
外圧型の管状モジュールのような偏流を生ずることがな
く、常に広い有効濾過面積を維持することができ、従っ
て液の停滞がなくまた透過流量に対する原液流量を少な
く出来るため内圧型の管状モジュールに比較して動力費
は著しく安価なものとなる。なお、セラミック質の板状
の濾過体(1)は焼成品であるために肉厚に多少の誤差が
不可避的に生じ、多数枚を積層して締付用シリンダ(5)
によって強く締付けた際に偏圧により割れる危険性が考
えられるが、各実施例のように濾過体(1)の両側面に弾
力性のあるパッキンやスペーサを介在させつつ積層させ
れば濾過体(1)の肉厚誤差は吸収されるうえ、リブ(9)や
リブ(20)等によって濾過体(1)の中央部分を支えて締付
圧力の均等分散を図ることができるので、濾過体(1)が
偏圧により割れるおそれは全くないものである。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、高分子膜モ
ジュールを用いたものと比較して耐熱性、耐薬品性、耐
酸性、耐アルカリ性等に優れ、また外圧型の管状モジュ
ールを用いたものに比較して有効濾過面積の減少や液の
停滞による微生物の繁殖がなく、更に内圧型の管状モジ
ュールを用いたものに比較して単位流量に対する濾過に
使用される流量の比率が高いので原液流量が少なくする
ことができ、動力費を安価にすることができるものであ
る。さらにまた、本発明は原液供給室と透過液排出室の
少なくとも一方を濾過体の側面のリブにより区画された
凹部によって形成されたものとしたので、原液供給室と
透過液排出室をスペーサによって形成する場合よりも薄
くかつシール性に優れたパッキンを使用することがで
き、容積効率を向上できるとともに、強度を高めて濾過
体の割れを防止することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
その分解斜視図、第３図は本発明の第２の実施例に使用
される透過液側スペーサの一部切欠斜視図、第４図は本
発明の第３の実施例を示す断面図、第５図はその分解斜
視図、第６図は本発明の第４の実施例を示す断面図、第
７図はその分解斜視図である。 (1)：濾過体、(2)：原液側スペーサ、(3)：透過液側ス
ペーサ、(9)：リブ、(10)：原液供給室、(14)：透過液
排出室、(15)：透過液排出手段、(19)：原液供給管、(2
0)：リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀北 弘之 愛知県名古屋市瑞穂区竹田町２丁目15番地 (56)参考文献 特開 昭53−103983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−30306（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−190303（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−144243（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックス質の多孔体よりなり少なくと
   も一方の側面にリブ(9)、(20)により区画された凹部を
   備えた板状の濾過体(1)を、濾過体(1)の一側面に原液供
   給室(10)を形成し他側面に透過液排出室(14)を形成しつ
   つスペーサ又はパッキンを介して多数枚積層するととも
   に、これらの原液供給室(10)と透過液排出室(14)の少な
   くとも一方は前記凹部により形成されたものとし、かつ
   各原液供給室(10)を原液供給管(19)に、また各透過液排
   出室(14)を透過液排出手段(15)にそれぞれ連通させたこ
   とを特徴とする液体分離装置。
2. 【請求項２】濾過体(1)がアルミナ質又はジルコニア質
   の微粒子の焼結体である特許請求の範囲第１項記載の液
   体分離装置。
3. 【請求項３】濾過体(1)が0.5 〜５mmの厚みを持ちその
   平均細孔径が10Å〜２μｍのものである特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の液体分離装置。