JPS5834007A - 液体を２つの部分に分離するための分離装置 - 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】 本尭明は、半透膜による濾過でもって液体をａつの部分
（以下それぞれ透過部分及び濃縮部分として言及する）
Ｋ分離するための分離装置に関し、この分離装置には半
透膜と長く延びた膜支持板とから表る積重ね体が設けら
れ、これら両要素は膜の表面に沿って嬌びる流路を形成
するよ５に配置され、各膜支持板にはそこを賞通して延
びる少なくともａつの孔が設けられ、これら孔によシ積
重ね体の長手方向く延びる２つの主流路が形成され、さ
らに咳分離装置には分離さるべき液体を主流路の一方に
供給するための供給手段と、透過部分を排出するための
排手段と、積重ね体から濃縮部分を排出するための排出
手段とが設けられる。

上述したタイプの従来の分離装置については、分離さる
べき液体を膜の表面に平行に延びる流路中に直列流ノ々
ターン、平行流／４ターンあるいはこれら両パターンの
組合ノダターンで流するような様式で設計することがで
きる。

従来の分離装置の１つのものにあっては、楕円形の膜支
持板が設けられ、この膜支持板に設けられた孔の中心は
楕円の焦点にまたはその近傍に配置される。

このような分離装置でに、膜面に沿って一方の主流路か
ら他方の主流路に向かって流れる液体が膜面上で均一に
分配されず、その結果最適の濾過効率が達成され得ない
という欠点を免れない。

従来、膜表面の分離さるべき液体の分布を、膜支持板に
その表面から突出する連続リプを設けることによって改
善しようとする試みがなされ次。

この場合、膜と膜支持板とを積重ね体に組立てる際に、
膜支持板のリプによＪ）％−２つの膜支持板の間に配置
された農は狭い領域内で共に押圧され、このため一方の
主流路から他方の主流路まで嬌びるいくつかの個別の流
路が形成されることになる。

唯一つの膜が２つの隣接する膜支持板間の間！ＩＮＫ配
置される場合にも、同様の流路が形成される。

これら対策は、上述し友問題に対して充分に満足な解答
を与えていない。その理由は、比較的長い流路を流れる
流れの抵抗が比較的知い流路の紙抗よシも相轟に大きい
からである。

本灸＠Ｏ＠的は、分離さるべき液体を一方の主流路から
他方の主流路に向かって流す間に該液体を膜表面全体に
亘って一１ａＫ分布させる仁とである。

本発明の別の目的は、上述のタイプの分離装置において
膜の濾過効率を改善することである。

以下の説明から明らかＫされる上述の目的およでその他
の目的は本発明の分離装置によって達成される０本発明
によれば、膜支持板の表ＷＪの形状によ〕、膜の表面に
沿う液体の流れが両生流路の中心ＩＩＯまわルに配置さ
れた領域中に閉込められ、各層にはこの閉込め領域の外
形に対応する形を有する孔が設けられる。

液体が両生流路を結ぶ短い流路長を与える領域を過って
流れるのを阻止することによって、膜に平行く延びる流
路を通って流れる液体の流れに対する抵抗はより一様に
なり、し友がって液体は膜＃！面の全体に皿って一一に
分配されることになる。

この事実は、軸路が膜支持板の表面に突設されたリプに
よって数個の離隔した流路に分割された場合にも同様に
歯ではまる。

液体の流れの上述の領域中への閉込めは、隆起したグラ
トー状領域を有する膜支持板を使用してこれを行なうこ
とができる。しかしながら、液体が前記中心線を取囲む
領域の中に流入し、さらに膜支持板と膜とからなる積重
ね体のいくつかの孔によって形成され几中心流路の中に
流入するのを阻止する縁部によって各支持板の両表面上
で取囲まれた７つの孔を前記領斌内に有するような支持
板を使用するのが好ましい。前記領域に１つの孔を設け
ることによって、膜支持板の生産材料の消費量が減るば
かシでなく、こうして形成された中心通路は特別の目的
に、すなわち透過部分または貴翰部分を排出する几めの
排出流路として使用することも可能である。

濾過効率は膜支持板が超楕円の外形、すなわち次式 ％式％ （） によって定まる外形をもつとき特に高い。上の公式にお
いて、ａとｂｔｉ楕円の生釉（ｓｅｍｉ−ａｘｅｓ）の
長さであｐ％ｍとｎは少なくともコの整数であって、ｆ
ｆ１またはｎはａよシも大きいものとする。

超楕円の外形を有する膜支持板を使用するときは、閉込
め中心領域もま危超楕円形であるのが好ましい。

膜支持板の中心孔に沿って蝙びる縁部が超楕円形を有す
るとき、膜支持板の表面に設けられ九すプは、いくらか
でもあれば、前記縁部の対応する部分に平行であること
が好ましい。

本発明の目的はま几突出するリプを有する膜支持板を包
含する分離装置であって、この膜支持板の中心部からの
距離が増すにつれて各膜支持板上の前記リプの高さが増
すような分離装置によっても達成される。

膜支持板の中心部分から同支持板の周縁に向かう方向で
見次ときのり１の高さの増加、したがって膜漱面に沿っ
て砥びる流れの断面積のその結果としての増加ｒｔ前記
ｍ賂の長さの増加に起因する流れの抵抗の増加を打消す
。分離さるべき液体のＪｌｌＩ表面全体Ｋｘ穴るよシ一
様な分布を得るための上述の方法はつぎに示す τ＝ｋｘｒｎ によって支配される乳製品などの液体を分別するときに
特に適する。上に示した式において、τは剪断力、ｒは
剪断歪、ｎは経験的に定まる整数、セしてｋは経験的に
定まる定数である。

かかる液体を分離するとき、１つの流路の高さくす、）
　　のもう１つの流路の高さくす、）　　に対する比は 二 〇 であることが好ましい。ここに、し、とり、ｒｔ、２つ
の流路の長さである。

笑際には、ｎはｌ以下であるが、０．０ｓ以上であり、
ｎ＝ｘ−０，２であれは、流路の長さくＬ）と仁の流路
の高さくｂ）との閣の関係は次のようになる。

Ｌ、−１９２，ｔｍ　　　　　ｂ、＝１．３０ｍＬ、諺
２１０．ざ■　　　　ｂ、　ｌｌｅ　／　、ダ弘霞り、
＝コ６ダ、り篩　　　　　　　ｂ、篇／、４ダ■Ｌ４　
”　Ｊ−２４−Ｏｗｓ　　　　　　　ｂａ　”　／　−
ｔＯｗｍＬ、＝＝ダ／／、λ■　　　　　ｂ４−コ、コ
ダ■膜支持板はその全体に亘って全体の厚みが同一であ
るのが好ましく、し九がって膜支持板それ自体Ｏ厚みは
その周縁部から千０中心部に向かう方向で見て増加する
こと、よシ好ましくはリプの高さが反対方向く増加する
のと同じ様式で増加することが望ましい。

上述のように変化する高さを有するリプを最初に記載し
たタイプの分ＩＩＩ！装置、すなわち膜支持部材が中心
閉込め領域を有すると共にこれらの膜支持板が選択随意
に超楕円形を有するような分離装置に設けることも可能
であるということを理解すべきである。

つｔＫ添付図面を参照して本尭明を一層詳細Ｋｍ＠する
。

第１図および第３図に図示する膜支持板は２個の円形孔
ｌおよび２と楕円形中心孔３とを有する。

外儒積状密封フラ／ジ４が膜支持板の周囲に沿って設け
られる。膜密封手段５および６が円形孔１および２の緑
にそれぞれ設けられる。膜支持板の表面には、湾曲形状
の直立リプ７と、楕円形中心孔３に沿って延びる内側環
状密封７ランジ８とが設けられる。

膜支持板の外形については、内佃密封７ランジ８の外形
が―およびｂを楕円の半軸（ｓｅｍｉ−ａＸ・Ｓ）とす
る以下の式 でもって定義される超楕円形となっているということに
よって、ま几リプ７および外側密封フランジ４が超楕円
形の内＠密封７ランジ８に対して平行となった曲線を形
成しているということによって決定される。

第１図および第４図に示す膜支持板は、本質的Ｋｒｉ、
第１図および＃！３図に示す膜支持板と陶様に構ＩＩｔ
され、１８１図および第３図に使用したのと同一〇参照
誉号が類似部分を示すために使用されている。

第１図および第４図に示す膜支持板の形状については、
内情密封７ランジ８が以下の式でもって定義される形状
を有しているというととによって決定される。

ま九、この膜支持板が第１図および＃！３図に図示した
膜支持板と相違する点は、膜支持板の中心孔３からその
周円に向かう方向で見比ときにリプ７の高さが増大して
いるということにする。このような高さの変化によシ、
一つの隣接する膜と一つ０ｌｌＩ＊するリプの組との間
に形成される流路の高さは上述の方向で見たときに場太
し、このため流路の長さ変化が流れの全抵抗に対して補
償されている。

第Ｓ図および第６図に図示し次分離装置は、本質的には
第一図および謔ダ図の膜支持板と同様に構成され皮膜支
持板９と膜ｌＯとの積重ね体からなり、この場合コつの
換ｌＯがａつの隣接する膜支持板９の間に配置される。

この積重ね体は、一つの端板１１および１２間でａつの
締付がルト１３および１４によって圧縮状１１に維持さ
れる。

膜支持板９の孔１および２　Ｆ’、Ｍ　１０の対応する
孔と共１１Ｃ２つの主流路を形成し、これら主流路は積
重ね体を長手方向に貫通する。展１０は、膜支持板９に
対して孔１および２の縁部で上述の密封手段５および６
によってシールされる。これら密封手段の１つが第７因
に詳細に図示されておシ、それは下方部分１５および上
方部分１６からなる。

下方部分１５の下側には突起１７が設けられ、そとＫは
、液体を隣接主流路から流出させたシ同主流路に流入さ
せたりする通路が介在している。下方部分１５の上側に
は、直径方向に配置された一つのビア１Ｂと、直径方向
に配置され穴孔１９とが設けられる。

上方部分１６の下１１１Ｋｒｉ、ビ／１８を受入れるよ
うにｔｉｔｓ方向に配置された孔２０と、孔１９に挿入
されるよう九直径方向く配置されたピア２１とが設けら
れる。

孔５および６　Ｋ１１１ｉｋＬｌ膜支持板の領域には孔
２２が設けられ、孔２２０寸法および配置については、
ｌＩ４を膜支持板に対して上記領域でシールしようとす
る際にビ／１８およびビン２１の端部が賦孔に挿入され
得るようになっている。

また、図示の積重ね体は遮蔽板２３を有し、これら遮蔽
板は一つの主流路において異なるレベルで配設されて、
これら地点で該主流路を閉鎖する。

したがって、一方の主流路を流れる流体ｔｉｔ腹表面表
面行に麹びる個別の平行流路中を他方の主流路に向って
平行流Δターンで移動させられる。

第５図に図示した分離装置の膜支持板にはダクト２４が
設けられ、ダクト２４は各膜支持板の上ＳａＷおよび下
部表面から鼓膜支持板の中心孔によｐ形成された中心流
路まで延びる。この中心流＆は上方端板１１の中心排出
開口２５に接続される。

纂ｊ１１示した分離装置で分離さるべき液体は、上方端
板１１の流入口２６から導入されて、長手方向に延びる
主流路に流入する。遮蔽板２３が主流路に配設されてい
るので、液体は膜の表面と緊密に！触しつつ平行移動流
の形で他方の主流路に向かって移動させられる。他方の
主流路に到達すると、これらの流れは合流されて、液体
は該主流路を下方に向かつて移動する。この主流路罠配
設された遮蔽板２３によシ液体はま友平行移動流の形で
第１の主流路に向かって移動させられる。その後、これ
らの流れは合流されて、液体は第１の主流路内で積重ね
体をさらに下方に向って移動し、次いで上述したように
＠コの主流路に向がって移動させられる。最終的に１液
体は濃縮部分として下方端板の流出口２７を介して分離
装置から排出される。

分離さるべき液体の部分流が農ｌＯの表面に沿って移動
している関に１比較的低分子量の化合物は膜を透過物の
形で通過し、この透過物はその後ダクト２４を介して中
心流路に流入して、排出−口２５から透過部分として排
出される。

第６図に図示し部分ｍｍ置くおいては、各膜支持Ｉ［９
の縁１１Ｋｄ透過物排出／４イｆ２Ｂが設けられ、この
パイプ２８は内側褒状チャンネル２９ＫＩｌ！絖され、
仁のチャンネル２９は°次いで各膜支持板の上側および
下側表面の両表面に接続される。

第６図に図示し部分離装置は、また、主流路を下方端板
１２の流入開口３１に接続するための接続チャンネル３
０ｔ−有する。流入−口３１は中心流路に接続され、こ
の中心流路は上方端板２１の中心流出口３２に接続され
る。

第６図に図示した分離装置で分離さるぺ龜液体は、上方
端板１１の孔２６から導入され、第Ｓ図の分離装置の動
作について説明したのと同様に態様で分離装置中を流れ
る。ただし、流出口２７を通過して接続チャ／ネル３０
を経て排出された濃ＩＩｓ分が中心流路に導入され、積
重ね体を上昇して、流出口３２から流出される。

膜支持、１［９によって支持され次層を通過する液体部
分は環状チャンネル２９に集められ、この透過−は透過
−排出／４イブ２８から排出される。管２８から排出さ
れ次液体は透過部分である。

添付図面には、垂直方向に組立てられ皮膜と膜支持板と
の積重ね体が示されている。しかしながら、多くの場合
、水平方向く組立てられ積重ね体を用いることが有利で
あることも理解すべきである。というのは、このような
組立によれば、欠陥のある膜および／または膜支持板の
交換が容易に行なわれるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の分ｌＩＭ装置の一実施例に使用され
る膜支持板の平面図である。 第一図は、本発明の分離装置の別の実施例に使用される
膜支持板の平面図である。 第３図は、第１図の膜支持板の融Ｉ−ＩＫ沿う断面図で
ある。 第４図は、第２図の膜支持板Ｑ紐１ｆ−１１に沿う断面
図である。 第Ｓ図は、本発明の分離装置の好ましい一実施例の分解
図である。 第６図は、本発明の分離装置の好ましい別の実施例の分
解図である。 第７図は、膜支持板の孔の縁部、隣接する躾、およびそ
れと共働する密画リングを示す断面図である。 １．２・・・孔、３・・・中心孔、５．６・・・密封Ｍ
Ｐ一段、７・・・リプ、８・・・縁部、９・・・膜支持
板、１０−・・膜、１８・・・♂／、２０・・・孔、２
４　・・・／クト。 手続補正書（方式） 分離装置 ３、　補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和５７年ｇ月３７日６、補正
の対象　全図面 ７、補正の内容　　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　半透膜を通す濾過によシ箪体を少なくとも１
   つの透過部分と少・なくとも１つの鍛縮部分とに分離す
   るための分離装置であって、半透膜と七〇Ｓ面Ｋｇって
   延びる流路を形成するように配置された長い膜支持板と
   の積重ね体を包含し、各支持板は前記積重ね体の長平方
   向Ｋｇひる２つの主流路を形成するように同支持板を貫
   通して嬌びる少なくとも２つの隔設された孔を有し、さ
   らに分離さるべき液体を前記主流路の１つに供給する究
   めの手段、透過部分を排出する手段、および前記積重ね
   体から濃縮部分を排出する手段を包含する分ｍ装置にお
   いて、膜支持板は腹の表面に沿った液体の流れが前記両
   生流路の中心−を取囲んで配置された領域中に閉込めら
   れるような表面外形を有すること、まｔ各層はこの閉込
   め帯域の外形に対応する形をした孔を有することをＩＦ
   ｆ黴とする装置。 （２）　　前記閉込め領域は各膜支持板の中心孔を含み
   、前記孔は液体が開孔に流入するのを阻止する縁部によ
   って囲まれている特許請求の範囲第（１）項記載の装置
   。 （８）　　膜支持板が超楕円形の外形を有する特許請求
   の範囲第（ｔ））Ｊ記載の装置。 （４）膜が超楕円形の外形を有する特許請求の範囲第（
   ３）項記載の装置。 （５）　　各膜支持板は前記膜支持板の上側表面と下側
   表面を前記中心孔に連絡するダクトを含む特許請求の範
   囲第（２）項記載の装置。 （６）　　主流路の７つが膜支持部材の中心孔によって
   形成された中心流路と接続される特許請求の範囲第（２
   ）項記載の装置。 （７）半透膜を通す濾過により液体を少なくとも７つの
   透過部分と少なくとも１つの鍛縮部分とに分離するため
   の分離装置であって、半透膜と前記支持板の表面から突
   出するリツを有すると共に膜の表面に沿って延びる複数
   個の離隔した流路を形成する長い膜支持板との積重ね体
   を包含し、各支持板は前記積重ね体の長手方向に延びる
   二つの主流路を形成するように同支持板を貫通して延び
   る少なくとも一つの隔設された孔を有し、さらに、分離
   さるべｔ１液体を前記主流路の１つに供給する手段、透
   過部分を排出する装置、および前記積重ね体から、濃縮
   部分を排出する装置を包含する分離装置において、各膜
   支持板に央設されたリプの高さが前記支持板の中心部分
   からの距離が増加するにつれて増加することを特徴とす
   る装置。 ■　各膜支持板それ自体の厚みがその周縁からその中心
   部に向かう方向で見たとき増加する特許請求の範囲第（
   １）項記載の装置。 （２）　前記支持板Ｏ孔Ｋｌｌ接する環状領域で、一方
   の部材に設けられて他方の部材に設けられた孔に挿入さ
   れるビンによって連結され次λつの環状部材から成る密
   封手段によって膜が膜支持部材に対して押圧される特許
   請求の範囲第（７）項記載の装置。 ａｌ　　ＩＩ状密封部材に設けられたピンを挿入するた
   めの孔が膜支持板の孔ＫＩｉＪＩする同膜支持部材の領
   域中に設けられる特許請求の範囲第（９）項記載の装置
   。