JPH06503269A - 可逆洗浄性フィルターマット - 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】 可逆洗浄性フィルターマット この発明は、後述の請求項１記載の上位概念による可逆洗浄性フィルター装置に 使用される金属性フィルターマットに関する。

当該分野で常用されている加圧フィルターは、通常は、フィルターの底部または フィルターハウシングの一部に配設された交換可能なフィルターマットを具有す る。フィルターマットの閉塞を防止するため、または、濾過過程の結果性ずるフ ィルターケーキをフィルターから完全に除去するため、ガスまたは液体を用いて フィルターを濾過方向とは逆の方向から洗浄する所謂逆洗浄洗が使用されている 。逆洗浄法は、フィルターマットの寿命を延ばし、また、フィルターーヌッチェ を使用する場合には、さらに厳しい収量要求やフィルターケーキの完全な除去と いう要求を満たすために利用されている。しかしながら、逆洗浄法は時間かがか り、また、常に望ましい結果をもたらすとは限らない。生成物の交換を伴う原料 仕込工程の場合や、例えば、薬化学等の分野における変化しやすい物質の相互汚 染の危険がある場合ｌ＝は、ヌッチェからの残渣除去に関する要求度は特に高い 。

既知のフィルターマットは金属繊維から成り、各濾過工程に必要なメッシュサイ ズが濾液の流れ方向に沿って漸増するような多層構造を有する。フィルターマッ ト構造体は、最も目の粗いマット層を介してハウジングの一部に装着される。従 来のフィルターマットは多層構造を有するので、加圧濾過工種中は一定の剛性が 保証される。

しかしながら、特に緻密で凝固したフィルターケーキまたは高粘着性残渣がフィ ルターマント中に存在する場合には、逆洗浄過程において、マットの一部が変形 したり、逆洗浄方向へ剥離されることがある。このため、マット構造体も役に立 たなくなる。特にヌッチェフィルターの場合には、フィルター表面の非常に短い 距離にわたって、排除手段、例えば、撹拌アームや剥離アーム等が配設される。

フィルターが変形するような場合には、この種の排除手段を損傷させないために 、フィルターケーキ等を手作業で剥離させなければならないことになる。変化し やすい生成物、例えば、無菌状態で処理しなければならない生成物が問題となる 場合には、全処理物がだいなしになり、これによる損失は重大である。上記問題 の実際的な解決策は、特に従来の加圧フィルター中のフィルターケーキの大部分 を遠心力の作用またはアンバランスモーターの利用によって除去することである 。

この発明の解決しようとする課題は、特に逆洗浄工程および所望による乾燥工程 におけるより良い安定性を保証すると共に、製造法または処理法の範囲内におけ るフィルター装置のより効果的な作動を可能にすることによってフィルターマッ トを改良することである。

上記の課題は、本発明によれば後述の請求の範囲第１項および第８項記載の特徴 を有する技術的事項によって解決された。

本発明によるフィルターマット構造体の重要な利点は、フィルターマット結合体 が非常に高い機械的強度と曲げ強度を有するために、逆洗浄工程と乾燥工程を問 題なくおこなえるということである。負荷試験においては、後述する選択された 試験結果から明らかなように、該結合体は驚くべき優れたものであることが実証 された。

本発明によるフィルターマット構造体を用いることによって、フィルターケーキ の洗浄は、排除洗浄法だけでなく、逆流洗浄法によってもおこなうことができる 。さらに、フィルターマットの洗浄を、実際上付加的な手作業を伴うことなく、 逆洗生処理によっておこなうことができる。対流乾燥または渦流層乾燥、即ち、 フィルターマットからの固形分のガス流による除去によって、フィルターケーキ を簡単な方法で乾燥できる。本発明によるフィルターマット構造体を常用されて いる濾過装置に組み込むことによって、該濾過装置にフィルターおよび渦流層乾 燦機としての機能を兼備させることができる。

逆洗浄工程および乾燥工程を問題な〈実施するためには、機械的な強度および曲 げ強度のほかに、液状またはガス状の逆洗浄媒体の圧力分配がフィルターマント 全体にわたって均一におこなわれることが決定的な意味をもつ。そうでなければ 、従来技術の場合のように、この種の工程は付加的な手作業でおこなわれる。

フィルターマットの個々の層を相互に焼結させると共にこれらをプラスチック製 または金属製のフィルターマット基底部に焼結させることによって、フィルター マント内に均一に配設された逆洗浄溝が形成され、該逆洗浄溝によって均一な圧 力分配がもたらされる。

フィルターマント基底部用プラスチックとしては、熱可塑性プラスチック、例え ば、ポリオレフィン、ビニルポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタ ール、ポリカーボネートおよびポリウレタン等が挙げられる。また、該基底部用 金属としては特に鋼が有用である。フィルターマット基底部には、そのサイズに 応じて、１個または複数個の流体用開口部が配設される。

逆洗浄または乾燥に適した圧力は、例えば、０〜６バールであるが、必要に応じ て、より高圧にしてもよい。

フィルターケーキの自動除去装置を備えたフィルターの作動時間は本発明による 処理法によれば実質上短縮され、また、生成物の収量が改良されると共に、信頼 度も著しく高められる。外界の影響を受けやすい生成物の場合、処理時間が、例 えば、５時間から３時間に短縮されることによって、生成物の慎重な取り扱いと 品質の改良がもたらされる。

本発明によるフィルターマット構造体は特に下記の特性および特徴を有する（ｉ ）静力学的負荷がない、 （ｉｉ）固有の安定性を有する、 （ｆｆｉ）機械的な耐負荷性を有する、（ｔｖ）十分な耐摩耗性を有する、 （ｖ）０℃から６００℃以上の温度において安定な耐熱性を有する、（ｖｉ）殺 菌処理が可能である、 （報）繊維層が発生しない、 （ｖｉ）溶接が可能である、および （ｉｘ）高価値材料から製造可能である。

上述の焼結フィルターマット構造体をヌッチェフィルターの作動過程において使 用することによって特に有利な効果が得られる。この種の加圧フィルターは可濾 過性懸濁液の分離に使用される。この処理操作の目的は、濾過された液体および ／または固体状残渣を得ることである。この処理過程中にフィルター底部に沈積 するフィルターケーキは次の処理工程において再懸濁され、塗布され、次いで乾 燥された後、排出弁を通してフィルター容器から排出される。この種の加圧フィ ルターのハウジングは気密状に閉鎖されており、特別な場合には、内部の生成物 に無菌条件が保証されなければならない。

この除去処理の前にフィルターケーキを乾燥するためには、常套のヌツチェフィ ルターの底部に加熱装置を装着する。フィルターマットの最上層に沈積する緻密 なフィルターケーキの乾燥には、全処理時間の相当な部分を必要とする。

焼結によって非常に高い曲げ強度が付与される前述の焼結フィルターマット構造 体を使用することによって、ヌッチェフィルター内のフィルターケーキの乾燥処 理はかなり促進される。加熱したガス、例えば、不活性ガス（無菌処理の場合） 、または空気を用いて逆洗浄をおこなうことによって、フィルターマットの変形 や破損を伴うことな（、フィルターケーキの残存層をフィルターマットから効果 的に飛散させることができる。これによって、逆洗浄中の洗浄剤の送給を効果的 におこなうことが一般に可能となる。さらに、フィルターケーキの残存層は小片 に粉砕されて渦流状になって除去されるので、乾燥処理は、従来法の場合にこれ に必要だった時間の一部分の時間でおこなわれる。これによって生成物の慎重な 取り扱いが可能となる。

本発明の詳細および別の利点は以下の実施例によって説明する。

図１は、フィルターハウジング内に収納された従来の逆洗浄不可能なフィルター 構造体の断面図である。

図２は、図１と同じフィルターハウジング内に収納された逆洗浄可能な焼結補強 フィルター構造体の断面図である。

図３は、二重に機能する逆洗浄可能なフィルター構造体の部分的断面図である。

図４は、二重に機能する加熱可能で逆洗浄可能なフィルター構造体の部分的断面 図である。

図５は、焼結フィルター構造体に印加される逆圧と該構造体の撓みとの関係を示 すグラフである。

図６は、図５による逆圧と該逆圧に依存する貫流性能との関係を示すグラフであ る。

フィルターヌッチェ型の常套のフィルター構造体を図１に示す。フィルターハウ シング（１）の底部には、多層状フィルターマット（２）が配設される。フィル ターを貫流方向Ａの方向に押し進めると、微細なメツシュサイズの上部層は、下 方に向ってメツツユサイズが増大する該マットの中間層と下部層によって支持さ れる。Ｂの方向に逆洗浄する場合、部分的に閉塞した上部のマント層が流れを阻 止するので、フィルター構造体は膨らみ、係留部Ｘ−Ｘから裂け、フィルターマ ットは破損することになる。

これに対して、図２に示す実施例の場合には、フィルターマット層（２０）は焼 結によって相互に結合されるだけでなく、金属製のフィルターマット基底部（２ １）とも結合されている。この場合、フィルターマットはメツツユサイズが増大 する順に積層され、最大のメツツユサイズを有するマットはフィルターマット基 底部（２１）によって閉鎖される。全体のユニットは焼結処理に付される。この 場合、第一段階においてフィルターマット層を相互に焼結させ、第二段階におい て、これをフィルターマット基底部に焼結プレスしてもよい。金属とプラスチッ クは異なった高い融点を有するので、プラスチック製のフィルターマット基底部 を利用する場合には、第二段階の処理は実際上必要である。

金属製のフィルターマット基底部を使用する場合、既知の焼結法に従って、該ユ ニットを焼結炉内に入れて処理する。処理温度は、フィルターマットの材質およ び／またはフィルターマント基底部の材質に応じて調整する。ユニットにはプレ ス圧が付加的に印加される。フィルターマットの材質およびフィルターマット基 底部の材質の融点に近い比較的高い温度と付加的な加圧条件下においては、フィ ルターマットの積層部は境界面反応によって相互に結合する。加熱プレスされた 層の接触部においては、可塑変形に基づく原子間結合によって結合が形成される 。

この結果、静力学的な空間フレーム構造体に匹敵し得る非常に高い機械的強度と 曲げ強度を示す機械的接合が、関連する多孔性フレームとの間に形成される。

負荷試験においては、選択された試験結果に基づいて詳述するように、この接合 は驚くべき良好であることが実証された。この焼結構造体においては、微細なフ ィルターマット層が剥離する懸念はない。

フィルターマット（２０）は、その安定性を高めるために、焼結の代りに、溶接 法、接着法、圧着法またはその他の方法によって接合させてもよ（、また、種々 の製造法によって相互に結合させてもよい。

フィルターマット基底部（２１）の形態は、所望の使用法に応じて適合させるの が実際的である。該基底部は環状で角張っていても良い。図２に示す例の場合に は、フィルターマット基底部（２１）は貫流口（３）を有しており、該貫流口は 排出口および逆洗浄用入口として機能する。この場合、フィルターマ・ント層内 およびフィルターマット層間には均等な多孔性フレームが存在するので、逆洗浄 処理に際しては、洗浄剤の圧力は、臨界的な上部マット領域に十分均等に分配さ れる。

フィルターマット構造体（２０）の表面積が特に大きい場合には、フィルターマ 、。

ト基底部（２１）により大きな貫流口を設けるのが実用的である。

さらに、図２に示す実施例の場合には、焼結したフィルターマット構造体（２０ ）は相互に溶接することができるので、実際上任意の大きさの面でおおうことが できる。フィルター体中における横方向の貫流による十分均等な圧力分配を保証 するためには、構造体をフィルターマットの周縁部（Ｓ）に溶接する。

図３および図４には、フィルターマット基底部（２１）を備えた前述の多層フィ ルター用焼結フィルターマット（２０）を使用するための別の実施態様を示す。

図３は貫流溝（２２）に対する横方向からの接続部を示す。この場合、板状で環 状のフィルターマット対（２３）は中央部に配設された貫流溝（２２）の周囲に １つのフィルターマット基底部（２１）を有しており、該フィルターマ・ソトの メ・７ンユサイズの粗い面が該基底部に焼結される。フィルターマ・ソト対（２ ３）の外周縁部Ｓにおいては、フィルターマット体（２４）が貫流可能に閉鎖さ れる。しかしながら、フィルターマット体は外周縁部において貫流溝（２２）と 接続していてもよい。

フィルターマント体（２４）が環状ではなくて、例えば、角張った形態を有する 場合には、このような態様が特に利用される。この態様の場合、フィルターマッ ト基底部（２１）は閉鎖された貫流溝壁として形成される。

懸濁液は加圧フィルターを用いて処理することによって、固形分と濾液に分離さ れ、濾液は貫流溝（２２）を通して除去される。固形分は、例えば、逆流法の場 合、貫流溝（２２）を経てフィルターマット対（２３）を通して供給される液状 洗浄剤によって洗浄され、次いてガス流（例えば、窒素ガス流）によってフィル ターマット対（２３）から剥離させて乾燥させた後、採取する。

図４は加熱可能なフィルター装置を示す。別々のフィルターマット基底部（２１ ）に装着された２つのフィルターマット（３１）および（３２）は、加熱装置、 例えば、加熱管（３３）を介在させて配設される。フィルターケーキの採取前に 、加熱処理によって該ケーキを乾燥させる。この種のフィルター構造体を用いる ことによって熱伝達性が改良されるので、乾燥時間が短縮され、生成物の慎重な 取扱いが可能となる。

図５は、最小のメツシュサイズが２０μｍである焼結フィルターマット構造体（ ２０）の撓みと逆圧との関係を示すグラフである。図５から明らかなように、逆 洗浄において、逆圧を増加させても、撓みには好ましい限界がある。図６は、逆 圧の増加に伴って貫流水量がほぼ直線的に増加することを示すグラフである。

基本的には、フィルターマット基底部（２１）を有する剛性フィルターマット構 造体（２０）は以下の分野において有効に利用できる。

（ｉ）フィルター、遠心分離機およびメツチェ等の固体／液体分離装置。

（ｉｔ）再流動化装置、例えば、渦流床や流動床等、ガス処理装置、供給装置、 サイロ付属装置（換気）、発酵用ガス供給袋！。

（ｆｆｌ）固体／気体分離装置、例えば、ダストフィルター（セメントの分離） 、乾燥装置用蒸気フィルター。

（ｔｖ）固体／固体分離装置、例えば、選別装置や篩等。

（Ｖ）液体／液体分離装置、例えば、マイクロフィルターや逆流フＩルター等。

フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ， ＳＮ、　ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　 ＣＨ，Ｃ３゜ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、 　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、Ｒ○、　ＲＵ、　 ＳＤ、　ＳＥ、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２つのフィルターマット層と１つの静力学的に剛性なフィルター マット基底部（２１）から成る少なくとも１つのフィルターマット（２０）を積 層状にフィルターマット基底部（２１）に対して固定的に接合して成る可逆洗浄 性フィルター装置用フィルターマット。 ２，フィルターマット層が、そのメッシュサイズがフィルターマット基底部（２ １）から漸減する状態で該基底部（２１）上に配設された請求項１記載のフィル ターマット。 ３．フィルターマット層が積層状にフィルターマット基底部（２１）に対して、 焼結接合によって補強されて配設された請求項１または２記載のフィルターマッ ト。 ４．フィルターマット基底部（２１）および／またはフィルターマット層が純金 属製または熱可塑性物質製である請求項１から３いずれかに記載のフィルターマ ット。 ５．フィルターマット基底部（２１）が、好ましくは両側に配設されたフィルタ ーマット対（２３）を有する閉鎖貫流溝壁として形成された請求項１から４いず れかに記載のフィルターマット（図３）。 ６．フィルターマット基底部（２１）が少なくとも１個の貫流口（３）を有する 請求項１から４いずれかに記載のフィルターマット。 ７．フィルターマット基底部（２１）の内部および／または下部に加熱装置、好 ましくは加熱管（３３）が配設された請求項１から６いずれかに記載のフィルタ ーマット。 ８．請求項１から７いずれかに記載のフィルターマットを少なくとも１つ具有す るフィルター、特に、好ましくは、フィルターケーキの自動除去装置を備えた加 圧フィルターの作動方法であって、液状またはガス状の洗浄剤を逆方向から貫流 させることによって、フィルターケーキをフィルターマットから剥離させ、フィ ルターケーキの残存層をフィルターマットから旋回除去することを特徴とする該 フィルターの作動方法。 ９．加熱したガス状洗浄剤を用いてフィルターケーキの乾燥を促進させる請求項 ８記載の方法。 １０．フィルターケーキをフィルターマットから剥離させる前に、洗浄剤を用い る排除洗浄または逆流洗浄によって精製する請求項８または９記載の方法。 １１．洗浄剤を０〜６バール、特に２〜４バールの逆圧下でフィルターマットの 裏側から導入する請求項８から１０いずれかに記載の方法。 １２．請求項１から７いずれかに記載のフィルターマットの加圧フィルターまた は多層フィルターにおける使用。 １３．請求項１から７いずれかに記載のフィルターマットの渦流乾燥装置におけ る使用。 １４．懸濁液の複式濾過のため、並びに逆流処理法における乾燥段階後の所望に よるフィルターケーキのフィルターマットからの剥離と除去のための請求項１か ら７いずれかに記載のフィルターマットの使用。