KR20230157971A - 여과 장치 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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Abstract
막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제되는, 여과 장치를 제공한다. 여과 장치는, 샤프트와, 하우징과, 복수의 중간 배관과, 복수의 중공사막 모듈을 구비한다. 중간 배관은, 샤프트의 제1 유로에 연통한다. 중간 배관은, 샤프트가 연장되는 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있다. 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 중공사막 모듈의 연장되는 방향과, 중간 배관의 연장되는 방향은, 교차하고 있다. 복수의 중공사막 모듈의 각각은, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다.
Description
본 개시는, 여과 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 회전식의 중공사막(中空絲膜) 모듈 유닛이 기재되어 있다. 특허문헌 1의 중공사막 모듈 유닛에 의하면, 회전에 의해 중공사막의 표면에 퇴적된 막면 부착물이 세정, 제거되기 쉽다고 되어 있다.
그런데, 여과 장치에 있어서는, 더욱 막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제되는 것이 요망되고 있다.
본 개시는, 막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제되는, 여과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 태양의 여과 장치는, 제1 유로를 갖는, 회전 가능한 샤프트와, 내부 공간인, 여과실을 갖고, 상기 여과실의 내부에 상기 샤프트가 삽입되는 하우징과, 상기 제1 유로에 연통하고, 상기 샤프트가 연장되는 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 상기 샤프트로부터 각각 멀어지는 복수의 중간 배관과, 상기 중간 배관에 연통하는 복수의 중공사막을 구비하고, 접속된 상기 중간 배관이 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 각각 연장되는 복수의 중공사막 모듈과, 상기 복수의 중공사막 모듈의 각각은, 상기 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다.
본 개시에 의하면, 막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제되는 여과 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 중공사막 모듈을 개략적으로 설명하는 설명도이다.
도 4는, 실시 형태 2에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 5는, 실시 형태 3에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은, 실시 형태 3에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 7은, 실시 형태 4에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 8은, 실시 형태 4에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 구획벽을 설명하는 설명도이다.
도 9는, 실시 형태 5에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 10은, 실시 형태 6에 따른, 중공사막 모듈을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 3은, 실시 형태 1에 따른 중공사막 모듈을 개략적으로 설명하는 설명도이다.
도 4는, 실시 형태 2에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 5는, 실시 형태 3에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은, 실시 형태 3에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 7은, 실시 형태 4에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 8은, 실시 형태 4에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 구획벽을 설명하는 설명도이다.
도 9는, 실시 형태 5에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 10은, 실시 형태 6에 따른, 중공사막 모듈을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 개시에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 하기의 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태라고 함)에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시 형태에 있어서의 구성 요소에는, 통상의 기술자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 소위 균등의 범위의 것이 포함된다. 또한, 하기 실시 형태에서 개시한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시 형태 1)
실시 형태 1에 따른 여과 장치(1)는, 용매 중에 입자가 분산된 슬러리(현탁액)를 농축하는 장치이다. 슬러리에 있어서 분산된 추출 대상 입자는, 예를 들면, 나노 입자 등의 미립자, 콜로이드 미립자, 또는 미세 바이오매스 입자이다. 용매는, 예를 들면 물이다. 또한, 여과 장치(1)의 용도는, 특별히 한정되지 않는다. 여과 장치(1)는, 예를 들면, 슬러리에 대한 추출에 이용되어도 좋고, 슬러리에 대한 용매 치환에 이용되어도 좋고, 슬러리에 대한 세정에 이용되어도 좋다. 슬러리는, 피(被)처리액이라고도 한다.
도 1은, 실시 형태 1에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 2는, 실시 형태 1에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다. 도 3은, 실시 형태 1에 따른 중공사막 모듈을 개략적으로 설명하는 설명도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1의 여과 장치(1)에 있어서, 여과 처리부(4)가 지지 케이스체(11)에 고정되어 있다. 지지 케이스체(11)는, 지지판(12)과, 모터 고정부(13)와, 샤프트 지지부(14)를 구비한다. 샤프트 지지부(14)는, 원통 형상이고, 지지판(12)에 고정되어 있다. 샤프트 지지부(14)의 내측에는, 베어링(19)을 통하여, 샤프트(31)가 회전 가능하게 지지되어 있다.
모터 고정부(13)는, 모터(21)를 고정하고 있다. 모터(21)의 출력축(22)은, 구동 벨트(23)를 구동한다. 구동 벨트(23)는, 감속기(24)를 통하여, 샤프트(31)에, 모터(21)의 회전을 전달한다. 즉, 모터(21)는, 감속기(24)를 통하여, 샤프트(31)와 접속된다. 모터(21)에서 생긴 토크가, 감속기(24)에 의해 증대한 후에, 샤프트(31)에 전달된다. 본 실시 형태에서는, 모터(21), 출력축(22), 구동 벨트(23) 및 감속기(24)가 샤프트(31)를 회전시키는 구동부가 된다.
여과 처리부(4)는, 지지판(12)에 고정되어 있는 하우징(40)을 갖고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 하우징(40)은, 내부에 공간을 갖는다. 하우징(40)의 내부 공간은, 여과실(49)이다. 하우징(40)은, 샤프트(31) 및 여과 유닛(5)을 내부에 수용한다. 하우징(40)에는, 샤프트(31)가 삽입되어 있다. 하우징(40)은, 여과실(49)이 봉지된 후에 지지판(12)에 고정된다. 실시 형태 1의 여과 유닛(5)은, 복수의 중공사막 모듈(51)을 갖고 있고, 샤프트(31)의 회전축(Ax)을 따르는 제1 방향으로, 복수의 중공사막 모듈(51)이 나열되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 원액 공급부(74)는, 하우징(40)에 부착된다. 슬러리의 원액(81)은, 용기(71)에 저류되어 있고, 원액 공급부(74)를 통하여 여과실(49)에 공급된다. 원액 공급 장치(72)는, 원액 공급부(74)의 배관 경로에 설치된다. 원액 공급 장치(72)는, 예를 들면 펌프로서, 원액 공급부(74)의 배관 경로 내를 가압함으로써, 슬러리의 원액(81)을, 여과실(49)에 공급한다. 원액 공급부(74)의 배관 경로에는, 제어 밸브(73)가 설치되고, 제어 밸브(73)를 닫음으로써, 여과실(49) 내로부터 용기(71)로의 슬러리의 원액(81)의 역류를 억제할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 배출부(77)는, 하우징(40)에 부착된다. 배출부(77)는, 여과실(49)에서 농축된 슬러리의 처리액(83)을 외부의 용기(75)로 배출한다. 배출부(77)의 배관 경로에는, 제어 밸브(76)가 설치되고, 제어 밸브(76)를 엶으로써, 여과실(49) 내로부터 용기(75)로의 슬러리의 처리액(83)을 배출할 수 있다. 배출부(77)의 배관에도 펌프를 개재시켜, 여과실(49)로부터 슬러리의 처리액(83)을 배출하도록 해도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 여과액 배출부(33)는, 로터리 조인트(32)를 통하여, 샤프트(31) 내의 제1 유로(35)(도 2 참조)에 연통하고 있다. 여과액 배출부(33)는, 예를 들면 도시하지 않는 펌프에 의해, 여과액(82)을 제1 유로(35)(도 2 참조)로부터 배출한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 샤프트(31)는, 하우징(40)의 내부에 배치된다. 샤프트(31)는, 하우징(40)에 대하여 예를 들면 방향 Rf로 회전할 수 있다. 샤프트(31)는, 하우징(40)에 대하여 방향 Rf의 역방향으로도 회전할 수 있다. 샤프트(31)는, 회전축(Ax)을 중심으로 회전한다. 회전축(Ax)은, 수평 방향과 평행이다. 도 1에 있어서, 지면의 좌우 방향이 수평 방향이고, 도 2에 있어서, 지면에 수직인 방향이 수평 방향이다. 이하의 설명에 있어서, 회전축(Ax)과 평행한 방향은, 제1 방향이라고 기재된다. 회전축(Ax)에 대하여 직교하는 직선과 평행한 방향은, 지름 방향이라고 기재된다. 회전축(Ax)을 중심으로 한 원주를 따르는 방향은, 간단히 둘레 방향이라고 기재된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 샤프트(31)는, 내부에 제1 유로(35)를 구비한다. 샤프트(31)는, 중공의 통 부재이다. 제1 유로(35)는, 샤프트(31)의 제1 방향을 따라 형성되어 있고, 여과실(49)과는 사이가 떼어져 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 하우징(40)의 내측에 수용되는 최대의 내주원(內周圓)의 중심(Bx)과, 샤프트(31)의 회전축(Ax)이 어긋나 있다. 실시 형태 1의 중공사막 모듈(51)이 회전하여 그리는 궤적의 최대 지름(MC)은, 하우징(40)의 내측에 수용되는 최대의 내주원의 안에 수용된다. 하우징(40)의 내측의 형상은, 원이 아니라도 좋고, 예를 들면 직사각형이나 다각형이라도 좋다.
실시 형태 1의 여과 유닛(5)은, 샤프트(31)를 따라, 7개 나열되어 있다. 실시 형태 1의 여과 유닛(5)은, 동일한 제1 방향의 위치의 둘레 방향으로, 중공사막 모듈(51)을 5개 구비하고 있다. 중공사막 모듈(51)은, 중간 배관(52)을 통하여, 샤프트(31)의 제1 유로(35)에 접속되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 샤프트(31)는, 내통(31A)과, 외통(31B)을 갖고 있다. 제1 유로(35)는, 내통(31A)의 내측으로서, 또한 제1 방향을 따라 형성되어 있다. 제1 유로(35)는, 내통(31A)의 관통공(36)을 통하여, 내통(31A)과 외통(31B)의 사이에 형성된 저류부(37)와 연통하고 있다. 중간 배관(52)의 내부에는, 제2 유로(521)를 갖고 있다. 제2 유로(521)는, 저류부(37) 및 관통공(36)을 통하여 제1 유로(35)에 접속되어 있다. 제1 유로(35)와 제2 유로(521)의 사이에, 제2 유로보다도 체적이 큰 저류부(37)가 개재됨으로써, 제1 유로(35)의 맥동이 억제된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 중공사막 모듈(51)은, 복수의 중공사막(54)을 구비한다. 중공사막(54)은, 예를 들면, 정밀 여과막(MF막(Microfiltation Membrane))이 이용된다. 중공사막(54)의 재료는, 폴리 불화 비닐리덴 등이 이용된다. 실시 형태 1에서는, 중공사막(54)의 막 외측 표면이 여과면이 되어 있다. 이 때문에, 중공사막(54)은, 외압형 중공사막이라고 칭해진다. 중공사막(54)의 일단은, 중공사 내부에 연통하는, 여과액실(55)에 접속되어 있고, 중공사막(54)의 타단은, 폐지부(閉止部: 56)에서 폐지되어 있다. 중공사막 모듈(51)은, 중간 배관(52)에 부착부(53)를 통하여 접속되어 있다. 이에 따라, 여과액실(55)은, 부착부(53) 내의 접속 유로(531)를 통하여, 제2 유로(521)에 연통한다.
일반적으로, 중공사막(54)은, 용적당의 여과 면적이 방대하여, 컴팩트한 장치라도, 슬러리의 원액(81)의 대량 처리가 가능하다. 그러나, 중공사막(54)의 외표면의 막면 부착물에 의한, 여과 장해(파울링(fouling)이라고도 함)를 억제할 필요가 있다.
실시 형태 1의 여과 장치(1)는, 여과 장해를 억제하기 위해, 샤프트(31)와 함께, 여과 유닛(5)을 회전시킨다. 여과 유닛(5)의 회전에 의해, 중공사막(54)의 표면에 퇴적된 막면 부착물이 제거되기 쉬워진다. 파울링을 억제하는 효과가 높아지는 속도 영역으로서, 대체로, 중공사막(54)의 막면 부근의 평균 속도가 2m/S가 되도록, 여과 유닛(5)의 회전 속도는, 조정되는 것이 바람직하다.
여기에서, 특허문헌 1과 같이, 중공사막 모듈(51)의 길이 방향이 제1 방향과 평행인 비교예에 대해서 설명한다. 비교예의 중공사막 모듈(51)이 회전하여 그리는 궤적은, 중공사막 모듈(51)의 직경을 최대폭으로 하는 가는 도너츠 형상으로서, 중공사막(54)의 막면 부근의 액체에 난류(亂流)가 일어나기 어렵다.
이에 대하여, 도 2에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1의 중공사막 모듈(51)의 길이 방향은, 지름 방향에 대하여 기울어 있다. 그리고, 중공사막 모듈(51)이 회전하여 그리는 궤적은, 제1 방향에 직교하는 평면에서, 중공사막 모듈(51)의 직경보다도 큰 폭이 되는 도너츠 형상이다. 이에 따라, 실시 형태 1의 여과 장치(1)는, 비교예보다도 중공사막(54)의 막면 부근의 액체에 난류가 생기기 쉬워, 비교예보다도 파울링을 억제하는 효과가 높아진다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 1의 여과 장치(1)는, 샤프트(31)와, 하우징(40)과, 복수의 중간 배관(52)과, 복수의 중공사막 모듈(51)을 구비한다. 샤프트(31)는, 제1 유로(35)를 갖고, 구동부에 의해 회전 가능하다. 하우징(40)의 내부 공간에는, 여과실(49)이 있다. 여과실(49)에는, 샤프트(31)가 삽입되어 있다. 중간 배관(52)은, 여과실(49) 내에 있어서, 제1 유로(35)에 연통하는 제2 유로(521)를 갖는다. 중간 배관(52)은, 샤프트(31)가 연장되는 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 샤프트(31)로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있다. 중간 배관(52)의 측면에는, 중공사막 모듈(51)이 접속되고, 중공사막 모듈(51)에 있어서, 복수의 중공사막(54)의 내부 공간이 제2 유로(521)에 연통하고 있다. 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 중공사막 모듈(51)의 길이 방향과, 중간 배관(52)의 길이 방향은, 교차하고 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 중공사막 모듈(51)의 각각은, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다.
샤프트(31)가 회전축(Ax)을 중심으로 회전하면, 중공사막(54)의 막 표면에, 슬러리의 전단력 및 원심 박리력이 생기고, 막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제된다.
복수의 중간 배관(52)은, 각각, 샤프트(31)로부터 방사상으로 연장되어 있고, 중공사막 모듈(51)은, 접속된 각 중간 배관(52)이 연장되는 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 이에 따라, 제1 방향에 직교하는 평면에, 조밀한 상태로 복수의 중공사막 모듈(51)을 나열할 수 있다. 그 결과, 슬러리에 있어서 분산된 추출 대상 입자의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 하우징(40)의 내측에 수용되는 최대의 내주원의 중심(Bx)과, 샤프트(31)의 회전축(Ax)이 어긋나 있다. 이 때문에, 샤프트(31)가 회전축(Ax)을 중심으로 회전하면, 중공사막 모듈(51)이 여과실(49) 내의 슬러리를 뒤섞는다. 실시 형태 1의 중공사막 모듈(51)이 회전하여 그리는 궤적의 최대 지름(MC)과, 하우징(40)의 사이의 공간의 크기가, 샤프트(31)의 둘레 방향을 따라 상이하기 때문에, 실시 형태 1의 중공사막 모듈(51)이 회전에 수반하여, 여과실(49) 내에 난류가 생기게 된다. 그 결과, 중공사막(54)의 막 표면에 막면 부착물이 있었다고 해도, 막면 부착물이 박리되기 쉽다.
또한, 실시 형태 1에서는, 여과실(49)의 내부 압력은, 가압되어 있고, 제1 유로(35)의 내부 압력보다도 크다. 다른 태양으로서는, 제1 유로(35)의 내부 압력을 진공 흡인하는 등에 의해 음압함으로써, 여과실(49)의 내부 압력이, 제1 유로(35)의 내부 압력보다도 상대적으로 크게 하도록 해도 좋다.
(실시 형태 2)
도 4는, 실시 형태 2에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 실시 형태 2의 중간 배관은, 실시 형태 1과 달리 굴곡되어 있다. 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 동일한 구성에 대해서 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
실시 형태 2의 여과 유닛(5)은, 동일한 제1 방향의 위치의 둘레 방향으로, 중공사막 모듈(51)을 2개 구비하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 2개의 중간 배관(52)은, 각각, 샤프트의 180° 반대측으로 연장되어 있다. 중간 배관(52)이 제1 중간 배관으로 하면, 제1 중간 배관(52)에 접속되는 제2 중간 배관(57)이 있다. 제1 중간 배관의 제2 유로는, 제2 중간 배관(57)의 제2 유로와 연통하고 있고, 중공사막 모듈(51)은, 제2 중간 배관(57)에 부착부(53)를 통하여 접속되어 있다. 그 결과, 2개의 중공사막 모듈(51)은, 서로 평행한 방향으로 연장되어 있다. 제1 중간 배관(52)과, 제2 중간 배관(57)이 1개의 중간 배관으로 간주하면, 중간 배관은, 굴곡되어 있게 된다. 이에 따라, 중공사막 모듈은, 서로 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 제1 중간 배관(52)과, 제2 중간 배관(57)이 일체로 형성되고, 중간 배관이 일래스터머(elastomer) 등의 유연성을 갖는 재료로 형성되어 있어도 좋다.
제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 중공사막 모듈(51)의 길이 방향과, 중간 배관(52)의 길이 방향은, 교차하고 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 2개의 중공사막 모듈(51)의 각각은, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다. 그리고, 샤프트(31)가 회전축(Ax)을 중심으로 회전하면, 중공사막(54)의 막 표면에, 슬러리의 전단력 및 원심 박리력이 생기고, 막면 부착물이 퇴적되기 어려워져, 여과 장해가 억제된다.
(실시 형태 3)
도 5는, 실시 형태 3에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 6은, 실시 형태 3에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 중공사막 모듈의 배치를 설명하는 설명도이다. 도 6은, 중공사막 모듈의 배치의 도 5에 나타내는 Ⅵ-Ⅵ 화살표 단면도이다. 실시 형태 3의 중공사막 모듈은, 실시 형태 1과 달리, 중공사막 모듈의 길이 방향이 제1 방향에 대하여 예각으로 경사져 있다. 실시 형태 3에서는, 실시 형태 1과 동일한 구성에 대해서 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3의 여과 장치(1)는, 제1군의 중공사막 모듈(51A), 제2군의 중공사막 모듈(51B) 및, 제3군의 중공사막 모듈(51C)을 갖는다. 제1군의 중공사막 모듈(51A), 제2군의 중공사막 모듈(51B) 및, 제3군의 중공사막 모듈(51C)은, 각각 둘레 방향으로 4개의 중공사막 모듈(51)을 구비하고 있다.
제1군의 중공사막 모듈(51A), 제2군의 중공사막 모듈(51B) 및, 제3군의 중공사막 모듈(51C)은, 제1 방향을 따라 나열되어 있다. 제1군의 중공사막 모듈(51A)은, 제1 방향에 있어서의 샤프트(31)의 제1 위치에 접속된 제1 중간 배관(52A)에 접속되어 있다. 제2군의 중공사막 모듈(51B)은, 제1 방향에 있어서의 샤프트(31)의 제2 위치에 접속된 제2 중간 배관(52B)에 접속되어 있다. 제3군의 중공사막 모듈(51C)은, 제1 방향에 있어서의 샤프트(31)의 제3 위치에 접속된 제3 중간 배관(52C)에 접속되어 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 제2군의 중공사막 모듈(51B)의 사이에는, 제1군의 중공사막 모듈(51A)이 배치되어 있다. 제1군의 중공사막 모듈(51A)과, 제2군의 중공사막 모듈(51B)은, 제1 방향으로부터 보아, 지그재그 배치되어 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 둘레 방향으로 서로 이웃하는 제3군의 중공사막 모듈(51C)의 사이에는, 제2군의 중공사막 모듈(51B)이 배치되어 있다. 제2군의 중공사막 모듈(51B)과, 제3군의 중공사막 모듈(51C)은, 제1 방향으로부터 보아, 지그재그 배치되어 있다.
이에 따라, 제1군의 중공사막 모듈(51A), 제2군의 중공사막 모듈(51B) 및, 제3군의 중공사막 모듈(51C)은, 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다. 둘레 방향으로 서로 이웃하는 중공사막 모듈(51)의 사이에는, 다른 중공사막 모듈(51)을 배치할 수 있기 때문에, 여과실(49) 내에 조밀한 상태로 복수의 중공사막 모듈(51)을 나열할 수 있다.
(실시 형태 4)
도 7은, 실시 형태 4에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 8은, 실시 형태 4에 따른 샤프트가 연장되는 제1 방향으로 보아, 구획벽을 설명하는 설명도이다. 도 8은, 구획벽(60)의 도 7에 나타내는 Ⅷ-Ⅷ 화살표 단면도이다. 실시 형태 4의 중공사막 모듈은, 실시 형태 1과 달리, 제1군의 중공사막 모듈(51A)과 제2군의 중공사막 모듈(51B)의 제1 방향의 사이가 구획벽(60)으로 구획되어 있다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 1과 동일한 구성에 대해서 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
제1군의 중공사막 모듈(51A), 제2군의 중공사막 모듈(51B), 제3군의 중공사막 모듈(51C), 제4군의 중공사막 모듈(51D), 제5군의 중공사막 모듈(51E), 제6군의 중공사막 모듈(51F) 및, 제7군의 중공사막 모듈(51G)은, 제1 방향을 따라 나열되어 있다.
제1군의 중공사막 모듈(51A)과 제2군의 중공사막 모듈(51B)의 제1 방향의 사이가 구획벽(60)으로 구획되어 있다. 마찬가지로, 구획벽(60)은, 제1 방향으로 서로 이웃하는 중공사막 모듈(51)의 각 군의 사이를 구획하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 구획벽(60)은, 2개의 구획판(61)으로 분할되어 있다. 구획판(61)은, 하우징(40)(도 7 참조)에 부착된 핀(62)이 관통하고 있고, 핀(62)보다도 직경이 큰 스냅 링(64)으로, 구획판(61)이 핀(62)으로부터 빠지지 않도록 되어 있다. 구획판(61)은, 핀(62)의 주위를 회동(回動) 가능하다. 2개의 구획판(61)은, 고정 볼트(63)로 고정되면, 극간(SP)을 제외한, 하우징(40)(도 7 참조)의 제1 방향에 직교하는 평면을 막을 수 있다. 2개의 구획판(61)의 내측연(611)과, 샤프트(31)의 사이에는, 극간(SP)이 생긴다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 구획벽(60)은, 하우징(40)의 내부의 여과실을 제1 구획(41)에서 제8 구획(48)까지 8개로 구획할 수 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 원액 공급부(74)는, 제1 구획(41)에 대응하는 하우징(40)에 부착된다. 배출부(77)는, 제8 구획(48)에 대응하는 하우징(40)에 부착된다. 제어 밸브(73)가 열려 있고, 슬러리의 원액(81)은, 원액 공급부(74)를 통하여 제1 구획(41)에 연속적으로 공급된다. 여과실의 내부의 제1 방향의 처리액의 이동이 구획벽(60)으로 억제되어 있기 때문에, 처리액이 제1 구획(41)에서 제8 구획(48)의 각각에 일정시간 체류한다. 제1 구획(41)에 공급된 슬러리의 원액(81)의 분(分), 제1 구획(41)에 체류하는 슬러리는, 극간(SP)을 통하여, 제2 구획(42)으로 이동한다. 마찬가지로, 제2 구획(42)에서 추출 대상 입자가 일정 정도 농축된 슬러리는, 극간(SP)을 통하여, 제3 구획(43)으로 이동한다. 예를 들면, 제1 구획(41)에서 제8 구획(48)의 각각에서, 슬러리가 1％ 정도 농축된다고 하면, 제1 구획(41)으로부터 제8 구획(48)으로 이동한 슬러리는, 8％ 농축된다. 이와 같이, 제1 구획(41)으로부터 제8 구획(48)으로 순서대로, 슬러리 중의 추출 대상 입자의 농도가 높아진다.
이에 따르면, 제1 구획(41)에서 제8 구획(48)의 슬러리에 있어서, 추출 대상 입자의 농도 구배가 발생한다. 따라서, 실시 형태 4의 여과 장치(1)는, 배출부(77)로부터 소정 농도의 슬러리의 처리액(83)을 연속적으로 얻을 수 있다.
(실시 형태 5)
도 9는, 실시 형태 5에 따른, 여과 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 실시 형태 5의 중공사막 모듈은, 실시 형태 4와 달리, 중공사막 모듈(51)의 길이 방향이 제1 방향에 대하여 예각으로 경사져 있다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 1, 실시 형태 3 및 실시 형태 4와 동일한 구성에 대해서 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
실시 형태 5의 구획벽(60)은, 중공사막 모듈(51)의 길이 방향이 제1 방향으로 이루는 각도에 따라서, 제1 방향에 대하여 예각으로 경사져 있다. 실시 형태 5의 여과 유닛(5)의 구조는, 실시 형태 3과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
실시 형태 5의 여과 장치(1)도, 제1 구획(41)에서 제3 구획(43)의 슬러리에 있어서, 추출 대상 입자의 농도 구배가 발생한다. 따라서, 실시 형태 5의 여과 장치(1)는, 배출부(77)로부터 소정 농도의 슬러리의 처리액(83)을 연속적으로 얻을 수 있다.
(실시 형태 6)
도 10은, 실시 형태 6에 따른, 중공사막 모듈을 개략적으로 나타내는 구성도이다. 실시 형태 6의 중공사막 모듈은, 실시 형태 1과 달리, 중공사막(54)의 타단이 폐지되어 있지 않다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 1과 동일한 구성에 대해서 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
실시 형태 6의 중공사막(54)의 일단 및 타단은, 중공사 내부에 연통하는, 여과액실(55)에 접속되어 있고, 중간 부분에서 되접어 꺾임부(58)가 있다.
또한, 상기한 실시 형태는, 본 개시의 이해를 용이하게 하기 위한의 것으로서, 본 개시를 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 개시는, 그의 취지를 일탈하는 일 없이, 변경/개량될 수 있음과 함께, 본 개시에는 그의 등가물도 포함된다.
1 : 여과 장치
4 : 여과 처리부
5 : 여과 유닛
11 : 지지 케이스체
12 : 지지판
13 : 모터 고정부
14 : 샤프트 지지부
19 : 베어링
21 : 모터
22 : 출력축
23 : 구동 벨트
24 : 감속기
31 : 샤프트
32 : 로터리 조인트
33 : 액 배출부
35 : 제1 유로
40 : 하우징
41∼48 : 제1 구획∼제8 구획
49 : 여과실
51, 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F, 51G : 중공사막 모듈
52 : 중간 배관
52A : 제1 중간 배관
52B : 제2 중간 배관
52C : 제3 중간 배관
53 : 부착부
54 : 중공사막
55 : 액실
56 : 폐지부
57 : 제2 중간 배관
58 : 되접어 꺾임부
60 : 구획벽
61 : 구획판
62 : 핀
72 : 원액 공급 장치
73, 76 : 제어 밸브
74 : 원액 공급부
71, 75 : 용기
77 : 배출부
81 : 원액
83 : 처리액
521 : 제2 유로
531 : 접속 유로
Ax : 회전축
Bx : 중심
SP : 극간
4 : 여과 처리부
5 : 여과 유닛
11 : 지지 케이스체
12 : 지지판
13 : 모터 고정부
14 : 샤프트 지지부
19 : 베어링
21 : 모터
22 : 출력축
23 : 구동 벨트
24 : 감속기
31 : 샤프트
32 : 로터리 조인트
33 : 액 배출부
35 : 제1 유로
40 : 하우징
41∼48 : 제1 구획∼제8 구획
49 : 여과실
51, 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51F, 51G : 중공사막 모듈
52 : 중간 배관
52A : 제1 중간 배관
52B : 제2 중간 배관
52C : 제3 중간 배관
53 : 부착부
54 : 중공사막
55 : 액실
56 : 폐지부
57 : 제2 중간 배관
58 : 되접어 꺾임부
60 : 구획벽
61 : 구획판
62 : 핀
72 : 원액 공급 장치
73, 76 : 제어 밸브
74 : 원액 공급부
71, 75 : 용기
77 : 배출부
81 : 원액
83 : 처리액
521 : 제2 유로
531 : 접속 유로
Ax : 회전축
Bx : 중심
SP : 극간
Claims (7)
- 제1 유로를 갖는, 회전 가능한 샤프트와,
내부 공간인, 여과실을 갖고, 상기 여과실의 내부에 상기 샤프트가 삽입되는 하우징과,
상기 제1 유로에 연통하고, 상기 샤프트가 연장되는 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 상기 샤프트로부터 각각 멀어지는 복수의 중간 배관과,
상기 중간 배관에 연통하는 복수의 중공사막(中空絲膜)을 구비하고, 접속된 상기 중간 배관이 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 각각 연장되는 복수의 중공사막 모듈과,
상기 복수의 중공사막 모듈의 각각은, 상기 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되어 있는,
여과 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 중간 배관은, 각각, 상기 샤프트로부터 방사상으로 연장되어 있고,
상기 복수의 중공사막 모듈은, 각각 접속된 상기 중간 배관이 연장되는 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있는,
여과 장치. - 제1항에 있어서,
2개의 상기 중공사막 모듈의 각각은, 상기 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 겹치지 않는 위치에 배치되고, 또한 2개의 상기 중공사막 모듈은, 서로 평행한 방향으로 연장되어 있는,
여과 장치. - 제1항에 있어서,
상기 중공사막 모듈이 연장되는 방향은, 상기 제1 방향에 대하여 예각으로 경사져 있는,
여과 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 방향의 제1 위치의 상기 샤프트에 접속된 복수의 제1 중간 배관에 각각 접속되는, 제1군의 중공사막 모듈과,
상기 제1 방향의 상기 제1 위치와는 상이한 제2 위치의 상기 샤프트에 접속된 복수의 제2 중간 배관에 각각 접속되는 제2군의 중공사막 모듈을 구비하고,
상기 제1군의 중공사막 모듈과, 상기 제2군의 중공사막 모듈은, 상기 제1 방향으로부터 보아, 지그재그 배치되어 있는, 여과 장치. - 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 샤프트를 둘러싸고, 상기 여과실의 내부의 상기 제1 방향의 처리액의 이동을 억제하는 구획벽을 추가로 구비하고,
상기 제1 방향의 제1 위치의 상기 샤프트에 접속된 복수의 제1 중간 배관에 각각 접속되는, 제1군의 중공사막 모듈과,
상기 제1 방향의 상기 제1 위치와는 상이한 제2 위치의 상기 샤프트에 접속된 복수의 제2 중간 배관에 각각 접속되는 제2군의 중공사막 모듈을 구비하고,
상기 구획벽은, 상기 제1군의 중공사막 모듈과 상기 제2군의 중공사막 모듈의 상기 제1 방향의 사이를 구획하고,
상기 구획벽의 내측과 상기 샤프트의 사이에는, 극간이 있는,
여과 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 방향에 직교하는 평면에 있어서, 상기 하우징의 내측에 수용되는 최대의 내주원(內周圓)의 중심과, 상기 샤프트의 회전축이 어긋나 있는,
여과 장치.
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