JPS59199014A - 繰返し再生される濾過方法及び装置 - 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】 本発明は、一般的には固体物質と流体とを分離する装置
に係り、更に詳細には繰返し再浄化可能なフィルタ要素
が組込まれた空気圧式流体パルス型の改良された濾過装
置及びかかる濾過装置の改良された運転方法に係る。

従来の空気圧式流体パルス型の濾過装置に於ては、互に
分離可能な固体物質と流体との混合物よりなる供給スラ
リーが下端に於て閉じられた垂直方向に配向された複数
個の管状のフィルタ要素の列を保持するタンクの底部に
流入するようになっている。スラリーはフィルタ要素の
外面と接触し、スラリー中に含まれる固体物質がフィル
タ要素の外面上に捕捉され、流体はフィルタ要素の内部
へ流入し、しかる後タンクの頂部より流出する。フィル
タ要素により捕捉された濾過された固体物質はフィルタ
要素の外面上に柔かいケーキを形成する。かくして流体
がフィルタ要素の外部よりその内部へ流入する型式（ア
ウトサイド−イン型）の濾過装置に於ては、表面濾過効
果が発生してケーキがフィルタ要素に押込まれることが
ないよう、またフィルタチューブ要素にパルス状の逆流
を半径方向に流してフィルタ要素の外面上に捕捉された
濾過された固体物質を除去し得るよう、フィルタ要素に
接近する際の流体の速度が小さく設定される。フィルタ
要素の壁に濾過液を強制的に通す急激なパルスがフィル
タ要素の外面よりケーキを吹飛ばして除去するのに有効
である。かくして除去された固体物質はタンク栴造体、
即ちハウジング内の全ての流体を完全に排出さぼること
によりハウジングより排出される。しかる後濾過プロセ
スが再開される。

かかる従来のアウトサイド−イン型の濾過装置にはフィ
ルタ要素の外面上に付着する固体物質が不均一に又は不
完全にしか排出されず、そのためフィルタ要素の長さ方
向の流体の速度が不本意にも低下してしまう等の幾つか
の欠点がある。更に従来の濾過装置に於ては、洗い流し
工程中に呻於てハウジングの内部より全ての液体が排出
されるので、洗い流し工程に於ては多量の液体が使用さ
れ失われてしまう。また従来の濾過装置に於ては、種々
の濾過操業に対する万能性に欠けており、洗い流し工程
に於ては供給スラリー導入管を遮断する必要があるとい
う欠点があった。最も注目すべき欠点は繊維状の固体物
質が分散された流体を濾過する場合に生じる。繊維はフ
ィルタ要素の外面の周りに湿潤したマットを形成する。

かかるマットは堆積した繊維よりなるマットを排出させ
るべく流体パルスを与えた場合にもフィルタ要素より十
分には離れない。フィルタ要素より離れた繊維は分散媒
体中に分散されてスラリーを形成したり塊の状態に留ま
ったりし、またフィルタ要素を支持するフレーム構造体
上に引掛って濾過装置の上流側部分を栓塞することがあ
る。

本発明によれば、これらの欠点及び関連する欠点は、両
端にて開口したフィルタチューブ要素の中央を通る軸線
方向の洗い流し作用を利用し、実質的に増大された作動
の万能性及び融通性を与える新規にして改良された濾過
装置及びその運転方法によって排除され得る。かかる濾
過装置に於ては、固体物質と流体とよりなるスラリーは
多孔質のフィルタチューブ要素の壁の外側ではなく内側
に係合する。フィルタチューブ要素の内壁面は構造的支
持部材がない表面を与え、また濾過装置の導入領域及び
固体物質排出領域の両方と直接連通するよう両端にて開
口している。固体物質の粒子はフィルタ要素の外面上に
は収集されないので、同一の空間内により多数のフィル
タ要素を使用することができ、これによりより大きい濾
過面積を与え、またより効率的な軸線方向排出作動を行
わせることができる。フィルタチューブ要素を通過して
半径方向へ移動する加圧された流体の逆流パルスにより
、蓄積された固体物質の層がフィルタ要素の表面より粘
着性を有する糊として持上げられ、しかもその塊とフィ
ルタ要素の内面との間に簿い流体膜が形成される。この
流体膜は軸線方向の排出流と共働して容易且効率的な固
体物質の排出を可能ならしめる流体軸受として作用し、
濾過装置より固体物質を洗い流すために必要な濾過液の
量が少なくて済むようになる。

本発明の他の一つの特徴は、濾過装置の上端及び下端よ
りの流れ及び再循環流を使用して広範囲の種々の運転モ
ードを受入れる能力、及び収集された固体物質がスラリ
ー、半乾燥状態のペース、又は完全に乾燥した状態の材
料として排出される広範囲の種々の濾過操業に適合され
得る能力を本発明による濾過装置が有しているというこ
とである。この特徴には、効率的且軽済的に作動し、多
数の同−又は互に異なる作動モードを受入れる能力を有
し、しかも高い濾過効率にて固体物質、濾過液又はこれ
らの両方を保存し再生使用し得るよう調節され得る濾過
装置を提供することが含まれている。

他の特徴及び利点は一部は明らかであり一部はこれ以降
に於て詳細に指摘される。

上述の及び関連する目的及び効果は、内部に両端にて開
いた軸線方向ボアを郭定する内壁面を有する複数個のフ
ィルタチューブ要素を含む細長いフィルタ列を設けるこ
とと、固体物質と流体とよりなる供給スラリーの流体が
フィルタチューブ要素の壁を外方へ通過し、供給スラリ
ー内の固体物質がフィルタチューブ要素内に実質的に侵
入することなく前記内壁面上にケーキとして収集される
よう、十分な圧力及び制御された速度にて前記フィルタ
列の前記フィルタチューブ要素のそれぞれの前記内壁面
と同時に作動的に係合するよう前記供給スラリーの流れ
を導入することと、前記固体物質の前記ケーキを前記フ
ィルタチューブ要素の内面に沿って軸線方向へ移動させ
前記フィルタチューブ要素の開いた端部より排出させる
べく、前記ケーキの全長に沿って前記フィルタチューブ
要素の内部に排出流体流を軸線方向に流すこととを含む
上述の如き型式の濾過装置及び方法によって容易に達成
される。本発明による濾過装置に於ては、濾過された固
体物質をフィルタチューブ要素の内面より除去し、かく
して除去された固体物質がフィルタチューブ要素の軸線
方向ボアの開口端より迅速に軸線方向へ流出することを
補助すべく、ケーキに急激な圧力パルスが付与されて良
い。かかる圧力パルスは濾過された固体物質を円筒状の
壁の内面より除去すべくフィルタチューブ要素の円筒状
の壁を半径方向内方へ通過づる流体の周期的な半径方向
の逆流パルスを与え、排出口はかかるパルス作動を補助
する。本発明による濾過装置の万能性により、同様又は
互に責なるモードにて作動される多数の関連するユニッ
トを使用することを含む多数の種々の作動モードを採用
することができる。

以下に本発明を実施例について詳細に説明する。

前述の如く、本発明は新規にして改良された繰返し再浄
化可能な空気圧式流体パルス型濾過装置及びその運転方
法に係る。本発明の濾過装置に於ては、フィルタチュー
ブ列内の多孔質の各フィルタチューブ要素を貫通して半
径方向に延在する供給スラリーのための流路が設けられ
ている。供給スラリーは典型的には流体媒体内に分散さ
れ且これに担持された微細な固体粒子物質を含んでいる
。

このスラリーは、そのスラリーの流体部分が半径方向の
流路に沿ってフィルタ要素の円筒状の壁を容易に通過し
、固体物質が従来の濾過方法の如くフィルタチューブ要
素の外面上ではなくフィルタチューブ要素の平滑な内面
上に収集されるよう、フィルタチューブ要素の軸線方向
ボアと作動的に流体係合するよう導入されることが好ま
しい。

濾過された固体物質はフィルタを再生すべく周期的に除
去される。このことは、フィルタチューブ要素の内壁面
より固体物質を除去しそれらを排出領域へ向けて軸線方
向へ洗い流すべく、両端にて開いたフィルタチューブ要
素の内部ボアに軸線方向の迅速な流れを与え、Ｑ？まし
くはこれと共にフィルタチューブ要素の多孔質の壁を半
径方向内方へ逆流する流体パルスを与えることによって
達成される。逆流パルスはフィルタ要素の内面より収集
された固体物質を吹飛ばして除去し、軸線方向の迅速な
流れはフィルタ要素の壁より固体物質を除去し軸線方向
に移動する排出流の中心へ固体物質を導く洗い流し効果
を与える。このことにより表面下の濾過された固体物質
の粒子を乱づことなくフィルタ要素の壁に於ける固体物
質の除去が改善され、これと同時に洗い流し工程に於け
る濾過液の使用量が低減される。本発明の実施例によっ
ては、逆流パルス及び軸線方向の流れのイ」与は一つの
連続的且同時進行的な工程であるが、説明の明瞭化及び
理解の容易化の目的で、特に断らない限り本明細書に於
ては軸線方向の流体流の工程と半径方向の流体流の工程
とが互に独立したものとして説明される。

本発明による濾過装置に於（プる濾過プロ廿スの最初の
濾過工程中には、供給スラリーは供給スラリー導入管よ
りフィルタチューブ要素の軸線方向ボアへ向けて連続的
に導入され、また両端にて間口した各フィルタチューブ
要素の両端よりその多孔質の壁の内面に同時に作動的に
係合するよう連続的に導入されて良いことは、本発明に
よる濾過装置の一つの利点である。かがる供給スラリー
の流れは、スラリーの流体がフィルタチューブ要素の多
孔質の円筒壁を半径方向外方へ通過するに十分な圧力に
て流される。供給スラリーの流れがフィルタチューブ要
素の両端より同時に導かれる場合には、濾過液生産量及
び濾過効率が大きく増大される。かかる規象の完全な説
明はまだ得られていないが、フィルタ要素の両端より供
給スラリーを供給することにより固体物質の粒子が分級
され、比較的微細な粒子がフィルタチューブ要素の長手
方向中央に蓄積するものと考えられる。かがる理論によ
れば長さの長いフィルタチューブ要素が好ましい。しか
しかかる正確な説明に拘らず、本発明の濾過装置はフィ
ルタ要素の上端又は下端よりの供給スラリーの供給を容
易にするだけでなく、フィルタ要素の両端より同時に供
給スラリーを供給することも容易にする。後に説明する
如く、このことにより固体物質除去工程に於て軸線方向
の排出流が流される場合に於（プる作動の多様性が増大
される。或いはまた、第３図の実施例との関連で後に説
明する如く、供給スラリーは濾過液回収率を高くし、ご
く限られた量の固体物質しかフィルタ要素の内壁面上に
濾過されないよう、再循環式に高速度にてフィルタ要素
の上端又は下端のみより導入されても良い。

スラリー内の固体物質は多孔質のフィルタチューブ要素
内に実質的に侵入することなくフィルタチューブ要素の
内面上に柔かいケーキとして収集される。しかしスラリ
ー内の非常に微細な粒子の一部はフィルタ要素の多孔質
の壁内に入り込み、フィルタ要素の濾過特性を改善づる
表面下粒子列を与える。これらの粒子の一部は濾過液の
逆流パルスが与えられる過程中に除去されるが、これら
の粒子の一部はフィルタチューブ要素内に保持され、こ
れにより濾過装置のその後の運転サイクル中に濾過の有
効性を向上させるべく使用される。

前述の如く、濾過装置の軸線方向の洗い流しのみが採用
される場合には、これらの表面下校子は実質的に乱され
ない状態に留まり、補給される必要はない。

フィルタチューブ要素は周期的に洗浄されな（Ｊればな
らない。このことは、フィルタチューブ要素を横切る圧
力降下を測定することによって決定され、成る予め選定
された差圧レベルにて洗浄作用を開始させることによっ
て行われて良い。本発明の濾過装置によれば、比較的高
い差圧の洗浄開始点を採用することができることが解っ
た。しかしかかる高い差圧レベルは逆流による吹き飛ば
し要件に悪影響を及ぼすので、差圧レベルは濾過液又は
固体物質の回収の何れが重要であるかを念頭に置きつつ
特定の濾過運転に対し調節されな（プればならない。

フィルタ要素の洗浄は迅速な軸線方向流のみ又は軸線方
向流と半径方向の逆流との組合せによって行われて良い
。半径方向の逆流成分はフィルタチューブ要素の多孔質
の壁を通過する逆流圧力パルスを与えることによって発
生されて良い。この逆流パルスは濾過液の流出流及び供
給スラリーの流入を遮断し、フィルタチューブ要素の多
孔質の壁のすぐ下流側の空隙を加圧し、フィルタチュー
ブ要素の外面を圧力パルスに曝すことによって与えられ
る。このことにより、フィルタチューブ要素の内面より
収集された固体物質を除去寸べく、フィルタチューブ要
素の円筒壁を半径方向内方へ通過する加圧された空気に
より駆動される濾過液の逆流パルスが発生される。この
パルスは典型的には１秒又はそれ以下の如く継続時間の
短いものであり（好ましい継続時間は約０．５〜０．７
秒である）、少なくともその軸線方向流による除去を容
易化するに十分な程収集された固体物質のケーキを除去
するに有効である。約３０ｐｓｉ　　（２゜１　ｋｇ／
♂）の標準的な供給スラリー導入管内圧に対しその導入
管内圧の２乃至５倍の圧力パルス、例えば７０〜１００
ｐｓｉ　　（４，９〜７．０ｋｇ／））の圧力パルスが
使用され、良好な結果が得られた。

パルスがフィルタ要素の内面より固体物質のケーキを除
去するに十分な強度を有する限り、上述の値よりも低い
圧力が採用されても良い。供給スラリーの導入及び濾過
液の導出が停止されているので、固体物質は排出口が開
かれると内部ボアを流れる軸線方向の重力流の力により
内部ボアより洗い流される。次いで排出口が閉じられ、
濾過プロレスを再開すべく濾過液導出管及び供給スラリ
ー導入管が再度連通される。しかる後時間、流量、同筒
壁を横切る半径方向の差圧の何れかの関数として逆流パ
ルス及び洗い流しプロセスが周期的に繰返される。

本発明の濾過装置には継続時間の短い逆流パルスを発生
する他の手段が設けられて良い。この点に関し、フィル
タチューブ要素の上流側に、例えば導入される供給スラ
リーを受ける上室内に第二のエアーポケットが設けられ
て良い。この第二のエアーポケットは加圧された流体の
逆流パルスのためのエアークッションを与える。更に供
給スラリー導入管及び濾過液導出管の両方が遮断される
。

第二のエアーポケットよりも高い圧力の加圧された空気
が前述の要領と同一の要領にてフィルタチューブ要素の
下流側の成る位置にパルスを発生するために使用される
空隙に与えられて良い。第二のエアーポケットが設けら
れているので、加圧された流体の逆流は排出ドレンを開
くよりも十分に前にフィルタチューブ要素に与えられ、
これにより濾過液の半径方向内方の流れが発生され、ま
た収集された固体物質がフィルタチューブ要素の内面よ
り離される。このことは固体物質の厚く非常に稠密なケ
ーキが存在する場合に特に有効である。

しかる後排出口が開かれてフィルタチューブ要素の内部
ボアに軸線方向の洗い流し作用が発生され、これにより
収集された固体物質が排出口より排出される。洗い流し
作用が発生されている期間中には、濾過液は軸線方向ボ
アの内面に沿って薄い流体層、即ち流体軸受を形成し、
これにより洗い流し及び排出工程を容易化する。第二の
エアーポケットは半径方向に濾過液が流れている期間中
圧力を均一化し、軸線方向の洗い流し作用を発生さ拷る
ことを補助する。次いで排出ドレン弁が閉弁され、供給
スラリー導入管が再度連通されて濾過プロセスが再開さ
れる。かかる作動モードは、′このプロセスにより比較
的多量の流体が使用されるので濾過液の収集が重要では
ない場合に有用である。

或いはまた、加圧された流体の逆流パルスが連続的な濾
過工程中に濾過液導出管に与えられて良く、この場合に
は除去された固体物質を排出させるべく排出ドレンが一
時的に開かれる。またかかる作動モード中にはエアーク
ッションは設けられない。

特に濾過液を保存すべく適合された他の一つの方法に於
ては、供給スラリー導入管を”遮断した後であって逆流
パルスを与える前に濾過装置より濾過液が排出される。

次いで加圧された空気の逆流パルスが収集された固体物
質を吹飛ばすべくフィルタチューブ要素にその外方より
内方へ向けて与えられる。除去された固体物質は軸線方
向流により内部ボアより排出され、濾過プロセスが前述
の如く再開される。空気パルスを使用することにより濾
過液を最大限に回収すべく洗い流し液体が濾過装置の供
給側に限定される。

前述の如く、本発明の濾過装置の一つの特徴は、多孔質
のフィルタチューブ要素の内部に収集された固体物質が
軸線方向に洗い流されることである。

この軸線方向の洗い流し作用により、収集された固体物
質のケーキに作用する排出力が高密度化され、また排出
工程に必要とされる流体の体積が低減される。更にこの
ことにより本発明による濾過装置の作動の万能性が向上
され、逆流パルス作動中には半径方向の流体流と共働し
て排出効率が増大される。軸線方向流はフィルタチュー
ブ要素より上方の供給スラリー室が供給スラリーにて完
全に又は部分的に充填されているか又は収集された固体
物質を乾燥状態にて回収すべく完全に供給スラリーが排
出されているかに拘らず作動する。例えばエアーポケッ
トがフィルタチューブ要素の上流側には設けられずフィ
ルタチューブ要素の下流側のエアーポケットが加圧され
る好ましい作動モードに於ては５、排出弁の開弁により
フィルタチューブ要素を通過する初期段階の半径方向パ
ルスが発生され、しかる後すぐに軸線方向の洗い流し作
用が発生する。もし必要ならば、例えば２秒又はそれ以
下の如く非常に短い時間後に排出弁が閉弁され、これに
より固体物質のケーキがフィルタチューブ要素より除去
され、しかも濾過装置より除去される固体物質の体積が
低減されて良い。或いはまた排出口に軸線方向の圧力パ
ルスを与えるべく上流側にエアーポケットが設けられて
も良い。

これらの種々の全ての作動モードに於ては、フィルタチ
ューブ要素内を流れる軸線方向の排出流により固体物質
のケーキがフィルタチューブ要素の内面に沿って移動さ
れ、フィルタチューブ要素の内面を軸線方向に拭いつつ
フィルタチューブ要素の両開口端より排出弁へ向けて排
出される。またかかる作用により固体物質の排出中にも
フィルタチューブ要素の上端へ供給スラリーを連続的に
流すことができる。

軸線方向流は、フィルタチューブ要素の平滑な内面を潤
滑し且固体物質のケーキの排出を向上させる流体の境界
層、即ち流体軸受をケーキとフィルタチューブ要素の内
面との間に形成すべく、同時に流される半径方向流との
組合せで流されて良い。勿論このことにより濾過装置内
に於て濾過液が使用される。濾過液の保存が重要である
場合には、全ての濾過液が除去されて良く、軸線方向流
はフィルタチューブ要素の多孔質の壁上の表面下粒子を
乱されない状態のままにするという追加の効果を有する
。

また本発明の方法は供給スラリーの主流が両端にて開口
したフィルタチューブ要素の軸線方向ボアを経て連続的
に高速度にて再循環される作動モードにて行われても良
い。かかる方法によれば濾過液の回収量を高くし、固体
物質の蓄積を制限し、フィルタチューブ要素の多孔質の
壁上の固体物質の薄いケーキにより表面濾過を行わせる
ことができる。即ちケーキが一次フィルタとして作用す
る。

かかる作動モードに於ては、供給スラリーはフイ・ルタ
チューブ要素の多孔質の壁による表面濾過を得るに十分
な速度にて軸線方向ボアの一端へ導入される。前述の要
領と幾分か類似の要領にて、供給スラリー中の液体の主
要部分はフィルタチューブ要素の多孔質の壁を通過し、
フィルタチューブ要素の内面上に固体物質が収集される
。固体物質のケーキが蓄積すると、該ケーキは半径方向
の密度勾配を生じ、フィルタチューブ要素の壁近傍に於
てより高密度となり、フィルタチューブ要素の軸線に近
接した部分に於けるよりも壁に近接した部分に於て一体
性が大きくなる。ケーキの密度は半径り向流の流速及び
それに関連する濾過床を横切る半径方向の差圧の関数で
である。勿論半径方向の圧力降下が高くなればより稠密
なケーキが形成されるようになり、より細い濾過機能が
行われるようになる。これに対しケーキの厚さは軸線方
向流の流速の関数であり、本発明による濾過装置に於て
工まケーキの密度及び厚さは互に独立して変化可能であ
り且制御され得るものである。再循環されるスラリーの
軸線方向の流れはケーキの厚さが成る厚さに到達した後
には、ケーキの軸線方向ボアの中心に最も近い部分を侵
蝕する。フィルタチューブ要素の軸線方向ボア及びフィ
ルタチューブ要素を横切って半径方向に流れるスラリー
の速度を制御することができるので、種々の直径の固体
粒子よりなる侵蝕されない永久的な多孔質のフィルタケ
ーキが形成され、該ケーキはフィルタチューブ要素の内
壁面上に支持された微小な厚さの多孔質構造体を形成す
る。このケーキはそれらの大きさ及び重量が再循環流速
に於てもフィルタチューブ要素の壁土に沈降し得る大き
さ及び重量である粒子によって形成されるものと考えら
れる。

かくしてかかる表面ケーキ構造体は再循環スラリーの軸
線方向の流速及び半径方向の流速によって制御される。

固体物質のケーキが形成され、流体の速度が流体の流れ
中に固体物質を懸濁状態に維持するに十分でありしかも
付着したケーキを完全に除去する程大きくはない速度で
ある場合には、フィルタチューブ要素を横切る成る確立
された圧力降下に於て定常条件が維持される。低濃度の
供給スラリーの添加が進行すると、濾過装置を連続的に
運転すべく濾過液の除去と濃縮化されたスラリーとがバ
ランスされる。例えばかかる再循環式の濾過装置によれ
ば、連続的な運転に於て、また追加の濃縮化が濾過装置
内に於て発生しない、即ら定常状態が維持されるような
速度にて、０．１％の固体物質を含有する供給スラリー
が約１５％の固体物質を含有する流出スラリーに濃縮化
される。また流速がフィルタチューブ要素の壁土に殆ど
又は全く固体物質が付着しない惰性フィルタに必要とさ
れる流速よりも十分に低い流速であるので、ケーキの大
きさは実質的に一定の状態のままとなる。

成る再循環モード中には、比較的重い固体粒子を含む濃
縮化されたスラリーが成る中間の速度にて流れる。かか
る濾過装置に於ては、濾過装置の平衡化は粒子の沈着が
発生する速度であることが好ましい。その場合には比較
的重い粒子を除去してそれらを排出させるべくスラリー
の主流が濃縮化される。フィルタチューブ要素の内面は
、スラリーの主流より沈着した比較的重い粒子と共に排
出される前述の如き加圧された流体の逆流パルスを使用
することによって洗浄され得る。次いでかかる排出流体
がこれより液体をより完全に除去すべく第二の相互に接
続され１＝装置内に於て処理されて良い。

本発明の濾過装置の万能性により、固体物質の半乾燥状
態又は乾燥状態の回収を行うことができる。半乾燥状態
の回収は成る種の触媒材料が疎水性を有しているので触
媒の回収に特に好ましい。

かかる作動モードによれば、フィルタチューブ要素の内
部がその全長に亙り触媒粒子にて完全に充填されるまで
濾過装置がその濾過モードにて運転されて良いことが解
った。その場合には流体の流れが停止され、全ての濾過
液及び供給スラリーが濾過装置よりできるだけ排出され
る。次いで加圧された空気が供給弁を経て導入され、収
集されたケーキにより捕捉されている液体が濾過液出口
を経て拭い去られる。このことにより収集されたケーキ
がその両端より軸線方向に収縮せしめられる。

フィルタチューブ要素よりも上方の供給室は高圧の空気
パルスに曝され、排出弁が開弁され、これにより半乾燥
状態のケーキが排出領域へ向けて軸線方向に移動される
。かくして収集された固体物質はフィルタチューブ要素
内に閉じ込められ、典型的には約４０〜５０％の固体物
質濃度を有するペースト状の密度の半乾燥状態のケーキ
として排出領域へ迅速に供給される。軸線方向の排出流
はフィルタチューブ要素の壁を擦り、フィルタチューブ
要素の壁の有孔度の不規則性を補償し、脱水プレスに於
て得られる製品に匹敵する製品が形成サレる。かくして
本発明の濾過装置は擦りフィルタの特徴と脱水フィルタ
の特徴とを組合せるものである。このことは密度が希釈
スラリーより固体粒子に至るまでの範囲の排出流体を与
える融通性と組み合わされている。更にかかる結果は濾
過装置内へ他の材料を導入することなく達成される。

かくして種々の作動モードを受入れ且種々の広範囲の濾
過操業に適用される繰返し再生される濾過方法が得られ
る。前述の如く、本発明の方法は固体物質、濾過液、又
はそれらの両方を再使用すべく保存し回収するよう調節
され得る。金やプラチナの如き貴金属が関係する場合に
は、固体物質の回収は非常に望ましい。例えば本発明の
方法は、−次製品の回収に使用される遠心分１ｉ１１装
置の下流側に於て商業的な全採鉱工程に於けるしストリ
ップ溶液」より微細な鉱物を除去することに対し良好に
適合される。また前述の如く、本発明の方法は種々の高
価な触媒や他の高価な材料を再使用すべく回収すること
に対し特に適している。

フィルタチューブ要素の多孔質の円筒壁はう制御された
有孔度及び透過性を有する濾過媒体よりなっている。一
般に焼結法と呼ばれている一つの公知の方法によれば、
制御された有孔度の材料が金属粉末を多孔質の塊に一体
化することによって得られる。この場合の一体化は所謂
非加圧焼結法により傳られ、金属粉末はそれに制御され
た圧力を付与ししかる後焼結温度に加熱することによっ
て成る形態に予め圧縮されて良い。焼結プロセスは製造
される特定の合金の融点に近い温度にて、また制御され
た、好ましくは非酸化性の雰囲気中にて行われる。焼結
雰囲気は一般に還元性のものであり、金属粉末の粒子よ
り表面酸化膜を除去し且焼結サイクル全体に亙り粒子の
表向を保護する作用をなす。多孔質の構造体が焼結温度
及び還元性の焼結雰囲気の影響下にある間に、個々の粒
子は固体拡散のプロセスによって互に隣接する粒子に結
合し、これにより緩い粉末又は予備圧縮された形態が非
常に曲りくねった相互に接続された小孔を有する凝集性
のマトリックスに転換される。例えば浄化可能旦再使用
可能なフィルタを製造するための許容し得るフィルタは
ステンレス鋼の超微細粉末である。銅、ニッケル、モネ
ルメタル、インコネル、ハステロイの如き他の許容し得
る材料及び貴金属を含む他の金属や合金も使用されて良
い。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
更に一層詳細に説明する。

添付の各図、特に第１図及び第２図に於て、本発明の濾
過装置は適当なハウジング内に装着された複数個の細長
いフィルタチューブ要素１４の組立体（列）を含んでい
る。各フィルタチューブ要素１４はその両端に於て開い
ており、円筒状の壁を有しており、該円筒状の壁の内面
は軸線方向ボア１６を郭定している。各フィルタチュー
ブ要素１４の上端１８はアッパプレート２ｏの孔１９内
に固定的に装着されており、０リング又は他の適当な接
続シールによりシールされている。同様に各フィルタチ
ューブ要素１４の下端２２はロアプレート２４に形成さ
れた対応する孔内に固定的に装着されている。各フィル
タチューブ要素１４は互に他に対し実質的に並列に配向
されており、プレート２０及び２４により剛固に相互に
接続されており、これにより剛固なフィルタ組立体を構
成している。

フィルタ組立体は円筒状のシェル２６内に装着されてい
る。シェル２６はアッパプレート２０とロアプレート２
４との間に延在しており、これにより各フィルタチュー
ブ要素１４の周り及びその外周面の間に中央流体室２８
を郭定している。第１図に示されている如く、アッパプ
レート２０の上方はドーム３０により閉ざされており、
これによりフィルタデユープ要素１４の上端１８と連通
するアッパ流体室３２が郭定されている。同様にロアプ
レート２４の下方はカバー３４により閉ざされており、
これによりフィルタチューブ要素１４の下端２２と連通
するロア流体室３６が郭定されている。軸線方向ボア１
６の上端はアッパプレート２０の孔を経てアッパ流体室
３２内へ開口しており、軸線方向ボア１６の下端はロア
プレート２４の孔を経てロア流体室３６内へ間口してい
る。

カバー３４はフィルタチューブ要素１４より固体物質が
排出することを容易に行わせるべく、排出口４０へ向け
て先細り状をなす壁３８を有している。排出口４０の開
閉は常閉の排出弁４２によって制御されるようになって
いる。

供給スラリー導入管４４が入口弁４６によりその連通を
制御されるようになっており、アッパ流体室３２及びロ
ア流体室３６へ流体的に連通接続されている。濾過液導
出管４８が中央流体室２，８に流体的に連通接続されて
おり、その連通は濾過液導出弁５０によって制御される
ようになっている。

第２図に最も良く示されている如く、フィルタデユープ
要素１４の円筒状の壁の上端１８は非多孔質のスリーブ
部５２を含んでおり、これによりアッパプレート２０、
スリーブ部５２、及びシェル２６は、中央流体室２８の
上方８１Ｓ分にエアポケットとして機能し得る空間５４
を互に共働して郭定している。空気供給導管５６が制御
弁５８によって制御されるようになっており、空間５４
、即ちエアポケットに連通接続されている。空気供給導
管５６はエアーポケット５４を制御された態様にて加圧
し得るよう、加圧空気源又は第３図どの関連で後述する
型式のアキュムレータに連通接続されている。かくして
エアーポケット５／ｌは中央流体室２８内の全てのフィ
ルタチューブ要素１４に対づ゛る圧力を均等化する圧力
パッドを与える。

アッパ流体室３２より選択的に流体を排出させ得るよう
、ドーム３０の頂部には排出弁６０が接続されている。

作動に於て（ま、供給スラリーが導入管４４によりアッ
パ流体室３２及びロア流体室３６内へ導入される。スラ
リーは流体室３２及び３６よりフィルタチューブ要素１
４の軸線方向ボア１６内へ流入する。浄化された液体、
即ち濾過液はフィルタチューブ要素１４の円筒状の多孔
質の壁を半径方向外方へ通過し中央流体室２８内へ流入
する。濾過液は中央流体室２８の上端及び下端より濾過
液導出管４８を経て流出する。スラリー内に含まれてい
た固体物質は円筒状の壁の内面上に柔かいケーキを形成
する。かくして濾過液はフィルタチューブ要素１４の円
筒状の壁の内面上に濾過された固体物質を残しつつ円筒
状の壁を経て内方より外方へ流動する。

濾過工程の途中に於て周期的にフィルタチューブ要素１
４の円筒状の壁は自動的に洗浄されることによって固体
物質を除去される。円筒状の壁の内面より固体物質を除
去すべく、導入管４４の連通が人口弁４６により遮断さ
れ、濾過液導出管４８の連通が濾過液導出弁５０によっ
て遮断される。

次いでエアーポケット５４が高圧、好ましくは７Ｏ〜１
００ｐｓｉ　　（４，９〜７．０ｋ（１／］〉に加圧さ
れる。この場合エアーポケット５４の圧力を選択的に決
定すべく、制御弁５８又は第３図との関　連で後述する
型式のアキュムレータが使用されて良い。

エアーポケット５４の加圧が行われた後には、フィルタ
チューブ要素１４の円筒状の壁を経て流れる濾過液のパ
ルス状の逆流を発生さぜるべく排出弁４２が開弁される
。加圧されたエアーポケット５４はフィルタチューブ要
素１４の下流側に位置するので、濾過液は円筒状の壁を
舎冬でその外方より内方へ軸線方向ボア１６内へ逆流す
る。このパルス状の逆流は円筒状の壁の内面より固体物
質を除去するに十分な大きさである。しかる後除去され
た固体物質はフィルタチューブ要素１４内を軸線方向に
下方へ移動し排出口４０より流出する。

しかる後排出弁４２がその閉弁位置へ戻され、弁４６及
び５０が開弁されて濾過工程が継続される。

繊維状の固体物質が濾過される場合には、フィルタチュ
ーブ要素１４の軸線方向ボア１６内にてその円筒状の壁
の内面上に繊維のマットが収集され形成される。円筒状
の壁を通る外方より内方への濾過液の液圧パルスが与え
られれば、繊維状の固体物質のマットに半径方向内方へ
の圧縮力が付与されてマットが半径方向内方へ移動され
、これにより軸線方向ボア１６内を軸線方向に下方へ流
れる液体、即ち供給スラリー及び濾過液により、フィル
タチューブ要素１４の内壁面より除去された繊維状の固
体が洗い流され、排出口４０より排出される。フィルタ
チューブ要素１４の円筒状の壁の内面は比較的平滑であ
り、繊維状の固体物質を係止する突起を有していない。

繊維状の固体物質はフィルタチューブ要素の軸線方向ボ
ア内を下方へ洗い流されるので、フィルタ支持組立体と
好ましくない接触をすることがなく、また有効な軸線方
向の洗い流し作用が得られる。更に軸線方向ボア内の液
体はフィルタチューブ要素の内面に沿って流体軸受を形
成し、これにより洗い流し作用が更に向上される。パル
ス状の逆流工程の時間は比較的短時間であり、１秒又は
それ以下の程度である。従って流れの遮断は短い。逆流
パルスが与えられる時点の間隔は特定の濾過操業に応じ
て濾過装置内の幾つかの種々のパラメータ、例えばフィ
ルタチューブ要素の円筒状の壁を横切る差圧、濾過液又
は供給スラリーの全流量、時間等を検出することによっ
て決定されて良い。

前述の如く、本発明は種々の濾過操業に適用し得るよう
作動に関し実質的な万能性を与えるものである。第１図
に示された実施例に於ては、供給スラリー導入管及び濾
過液導出管の両方が修正されて良い。例えばスラリーは
フィルタチューブ要素の上端又は下端の何れかに於て導
入され、濾過液が中央流体室２８の上端又は下端の何れ
かより除去されて良い。また上述の如き万能性により本
発明による濾過装置が成る作動モードに於てフィルタと
しての機能を発揮しないようにすることもできる。

第３図は本発明による濾過装置の他の一つの実施例を示
しており、この第３図に於て第１図及び第２図に示され
た部材と実質的に同一の部材には同一の符号が付されて
いる。第３図に於ては、追加の構成要素は仮想線にて示
されている。仮想線にて示された追加の構成要素は本発
明の種々の実施例を構成ずべ（種々の組合せにて使用さ
れる。

第３図の実施例（実線）に於ては、供給スラリーはロア
流体室３６内へ流入し、更にフィルタチューブ要素１４
の軸線方向ボア１６内へ流入する。

濾過液はフィルタチューブ要素１４の円筒状の壁を通過
して中央流体室２８内へ流入し、濾過液導出管４８を経
て流出する。ドーム３０には排出口が設けておらず、フ
ィルタチューブ要素１４より上流側にエアーポケット６
２を有している。ドーム３０内に設けられたエアーポケ
ット６２はフィルタチューブ要素１４を通過する流体の
逆流パルスのためのエアークッションを与える。

前述の実施例の場合と同様、濾過された固体物質はフィ
ルタチューブ要素１４の軸線方向ボア１６を形成する円
筒状の壁の内面上に収集される。

フィルタチューブ要素１４に流体の所定の逆流パルスを
与えるべく、アキュムレータ６４が制御弁６６を介して
加圧空気源に連通接続されており、また濾過液導出管４
８に連通接続されている。フィルタチューブ要素１４の
円筒状の壁の内面上に所定量の濾過された固体物質が収
集されると、導入管４４の入口弁４６及び濾過液導出弁
５０が閉弁される。アキュムレータ６４はエアーポケッ
ト６２内に貯容された空気の圧力よりも実質的に高い所
定の圧力に加圧される。次いで濾過液導出弁５０が開弁
されてフィルタチューブ要素１４に流、　体の逆流パル
スが与えられ、即ちフィルタチューブ要素１４を通る清
浄な濾過液の逆流が発生され、これによりフィルタチュ
ーブ要素の内面上に収集されていた固体物質が除去され
る。エアーポケット６２はかかる逆流パルスに対するエ
アークッションを与える。

しかる後排出弁４２が開弁され、濾過された固体物質を
含むフィルタチューブ要素１４の内部全体が洗い流され
て固体物質が排出口４ｏより排出される。洗い流し作用
は逆流パルス及びエアーポケラト６２によって与えられ
る圧力により発生される。次いで排出弁４２が閉弁され
、導入弁４６が開弁されて濾過プロセスが継続される。

或いはまた、加圧された空気は、軸線方向ボア１６内を
流れる液体の洗い流し力を増大させるべく、導出弁５０
を開弁する前に弁６８を経てエアーポケット６２内へ導
入されても良い。

他の一つの作動モードに於ては、導出管４９を経て中央
流体室２８内の濾過液が排出され、収集された固体物質
を軸線方向ボア１６内へ吹飛ばすべくアキュムレータ６
４によりフィルタチューブ要素１４へ直接圧縮空気のパ
ルスが与えられる。

かかる方法によれば排出口４０より濾過液が流出して該
濾過液が失われることが阻止され、従ってこの方法は価
値の高い濾過液を保存するために使用される。

更に他の一つの作動モードに於ては、ドーム３０にはそ
の内部のエアーポケットを除去すべく排出弁６０によっ
て排出口が与えられる。また中央流体室２８も排出弁７
０によって選択的に排出口が与えられて良い。フィルタ
チューブ要素１４の円筒状の壁の内面上に固体物質が蓄
積すると、アキュムレータ６４は濾過液導出管内の圧力
よりもかなり高い所定の圧力に加圧され、大口弁４６を
れる。かくして固体物質はフィルタチューブ要素１４よ
り除去され、かくして除去された固体物質を排出すべく
排出弁４２が一時的に開弁される。

かくして加圧された流体の外部源が使用され、大口弁及
び導出弁の閉弁は必要とされない。

前述の如く、供給導管４４を使用して、好ましくは第１
図で見て時計廻り方向に、又は第３図に示された導管７
４の如き別個独立した再循環ルートによりスラリーはフ
ィルタ組立体内を再循環されて良い。このことにより再
循環するスラリー内に於て、場合によってはロア流体室
３６内に於て固体物質が濃縮化される。前述の如く流速
の制御によりフィルタチューブ要素１４の内面上に収集
された固体物質のケーキの厚さが維持される。かかる濾
過装置に於ては、例えばロア流体室３６又は排出口４０
に於て同様の濾過装置を直列に接続することが可能であ
る。その場合には排出口４０より流出した流体は第１図
又は第３図との関連で前述した如き別個独立の濾過装置
７８内に於て処理されるよう、又は前述の如く固体物質
が乾燥状態又は半乾燥状態にて回収されるよう導管７６
内を流れる。第３図に示されている如く、再循環導管内
に再循環ポンプ８０．制御弁８２、流量計８４が適当な
遮断弁８６と共に組込まれて良い。

かかる濾過装置によれば、それが適正に制御されれば、
従来の他の濾過装置によっては不可能であった濾過機能
を果すことができる。例えば典型的なバリや型のフィル
タは水溶懸濁状態の有機ポリマー粒子を濾過することに
対しては全く効果を有しないことが解っている。５００
　ｐｐｍのポリマーを含有する上述の如ぎスラリーは、
フィルタ要素を横切る差圧を８０ｐｓｉ　　（５、６ｋ
ｇ／ａｌｌ’）に設定し流量をＱ、０５ｕｍ　／５ｑＪ
ｔ　、（４６０１）ｍ　／♂）に設定して運転された場
合、バリヤ型のフィルタがすぐに栓塞されて濾過を行い
得なくなった。

これに対し上述の再循環式の濾過装置は、同一の。

濃度にて同一のポリマー懸濁液を使用した場合にも８時
間の試験時間に亙り良好に作動した。この濾過装置に於
ては流量は同一であったが、スラリーは第３図との関連
で上述した如き要領にて約１゜７〜１．９ｆｔ／ｓｅｃ
　　（０，５２〜０．５８ｍ　／５ｅＣ）の軸線方向速
度にて再循環された。この速度はフィルタ要素の栓塞を
田土するのに有効であり、約０．０１０〜０．０１５１
ｎｃ１１（Ｑ、　２５〜０゜３８１１ｍ＞の厚さを有す
る固体物質のケーキが付着しても濾過装置の機能は有効
であった。定常的な濾過液流速が試験期間全体に亙り維
持され、流用低下の兆候は認められなかった。試験の終
了時に於ては、再循環されるスラリーは供給スラリーの
２０倍の濃度を示し、固体物質の′ａ度が０．０５％よ
り１％にまで増大した。

以上の説明より、万能性及び融通性を有する空気圧式流
体パルス型濾過装置であって、広範囲の種々の濾過操業
に適用可能であり多数の種々の種類の材料の濾過に対し
特に有効な濾過装置が得られることが理解されよう。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による濾過装置を一部破断して示す斜視
図である。 第２図は第１図に示されたフィルタ組立体の一つのフィ
ルタチューブ要素を濾過装置のアッパプレート及びロア
プレート内に装着された状態にて一部破断して示す正面
図である。 第３図は本発明による濾過装置の他の一つの実施例を示
す解図であり、追加の構成要素が仮想線にて示されてい
る。 １４・・・フィルタチューブ要素、１６・・・軸線方向
ボア、１８・・・上端、１９・・・孔、２０・・・アッ
パプレート、２２・・・下端、２４・・・ロアプレート
、２６・・・シェル、２８・・・中央流体室、３０・・
・ドーム、３２・・・アッパ流体室、３４・・・カバー
、３６・・・ロア流体室、３８・・・壁、４０・・・排
出口、４２・・・排出弁、４４・・・供給スラリー導入
管、４６・・・入口弁、４８・・・濾過液導出管、４９
・・・導出管、５０・・・濾過液導出弁、５２・・・ス
リーブ部、５４・・・空間（エアーポケット）、５６・
・・空気供給導管、５８・・・制御弁、６０・・・排出
弁、６２・・・エアーポケット、６４・・・アキュムレ
ータ、７０・・・排出弁、７４．７６・・・Ｓ管。 ７８・・・濾過装置、８０・・・再循環ポンプ、８２・
・・制御弁、８４・・・流量計、８６・・−遮断弁特　
許　出　願　人　　モット・メタラジカル・コーポレイ
ション

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）繰返し再生される濾過方法にして、固体物質と流
   体とよりなり濾過されるべき供給スラリーの流れを与え
   ることと、 前記スラリーの前記流体が複数個の剛固な管状の両端に
   て開口したフィルタ要素の多孔質の壁を半径方向外方へ
   通過し且前記スラリー内の前記固体物質が前記フィルタ
   要素内へ実質的に侵入することなく前記壁の内面上にケ
   ーキとして収集されるに十分な圧力にて、前記フィルタ
   要素のそれぞれの前記多孔質の壁の内面と同時に作動的
   に係合するよう前記スラリーを供給することと、前記フ
   ィルタ要素の前記内面に沿って前記固体物質の前記ケー
   キを軸線方向に除去し且これを前記フィルタ要素の開口
   端より排出させるべく、前記ケーキの全長に沿って前記
   フィルタ要素の内部を軸線方向に流れる流体の流れに前
   記フィルタ要素の前記壁の前記内面に刺着する前記固体
   物質のケーキを曝すことと、 を含んでいることを特徴とする繰返し再生される濾過方
   法。
2. （２）繰返し再生される濾過装置にして、軸線方向ボア
   を郭定する壁の内面を有する両端にて開口した管状の複
   数個のフィルタ要素を含む細長いフィルタ列と、 固体物質と流体とよりなる濾過されるべき供給スラリー
   の流れを与える手段と、 前記スラリーの前記流体が前記フィルタ要素の前記壁を
   半径方向外方へ通過し目前記スラリー内の前記固体物質
   が前記フィルタ要素内へ実質的に侵入することなく前記
   壁の内面上にケーキとして収集されるに十分な圧力にて
   、前記フィルタ要素のそれぞれの前記内面と同時に作動
   的に係合するよう前記スラリーを供給する手段と、 前記固体物質の前記ケーキを前記フィルタ要素の内面に
   沿って軸線方向に除去し且前記フィルタ要素の開口端よ
   り排出さ仕るべく、前記ケーキの全長に沿って前記フィ
   ルタ要素の内部を軸線方向に流れる排出流体流に前記壁
   の前記内面上に付着する前記固体物質の前記ケーキを曝
   す手段と、を含む繰返し再生される濾過装置。
3. （３）濾過装置にして、 両端にて開口しＩｃ複数個の細長いフィルタチューブの
   列であって、各フィルタチューブは円筒状の多孔質の壁
   を有し、該壁の内面は軸線方向ボアを郭定するフィルタ
   チューブの列と、 供給スラリーを前記軸線方向ボアへ導くべく前記軸線方
   向ボアと連通する供給スラリー導入手段であって、前記
   導入手段を流れる前記供給スラリーが前記軸線方向ボア
   へ流入し且濾過液が前記円筒状の壁を半径方向外方へ通
   過して流れる際に前記供給スラリー中に含まれる固体物
   質が前記内面上にケーキとして付着するよう、前記供給
   スラリーの源に接続されるよう構成された供給スラリー
   導入手段と、 前記濾過液を前記フィルタチューブより成る離れた位置
   へ導く濾過油導出手段であって、前記円筒状の壁の内部
   と流体的に連通する濾過油導出手段と、 前記円筒状の壁の前記内面上に収集された前記固体物質
   の前記ケーキを除去し且かくして除去されたケーキを前
   記軸線方向ボアに沿って軸線方向に移動させるべく、前
   記軸線方向ボア内を軸線方向に高速度にて流れる流体流
   を与える手段と、前記除去された固体物質を前記軸線方
   向ボアより軸線方向に導くべく前記フィルタデユープの
   前記軸線方向ボアに接続された排出口手段と、を含む濾
   過装置。