(57)【要約】  特に高圧かつ大容量用途に適した流体フィルターは、流入端部(202)に取り付けプレート(209)を有する円筒形ハウジング(201)を具備してなり、この取り付けプレート(209)には繊維(211)の複数の束(303)が、ハウジングの排出口(203)近傍のその遠位端部においては繊維が固定されていないままの状態で取り付けられる。この束間にはバルーン(212)が設けられ、これはハウジング内面に沿って繊維を押し潰すために膨張させることができる。使用時、濾過される流体は、それに隣接して繊維が固定される流入端部内に導入される。フィルターを洗浄するには、バルーン内の圧力を解放し、そしてハウジング内で洗浄流体を同じ方向に通過させる。
2007537854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入端部(２０２)と排出端部(２０４)とを有するフィルターハウジング(２０１)と、
前記ハウジングの長さ方向に延在する膨張可能部材(２１２)と、
前記ハウジングの長さ方向に沿って延在すると共に前記流入端部において固定された複数の繊維(２１１)と、を具備してなるフィルターであって、
前記膨張可能部材が膨張させられたとき、前記繊維は前記ハウジングに対して押し付けられ、前記流入端部(２０２)と、前記膨張可能部材(２１２)と前記ハウジング(２０１)の内面との間のピンチ領域(４０３)と、の間に、漸変フィルター基体を形成するようになっていることを特徴とするフィルター。
【請求項２】
前記膨張可能部材は前記フィルターハウジング(２０１)の中央軸線に沿って、前記繊維(２１１)が前記膨張可能部材を取り囲んだ状態で延在していることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
前記膨張可能部材は、相対的にフレキシブルな中央セクションと、相対的に硬質な遠位端部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルター。
【請求項４】
前記フィルターハウジングの幅は、前記ハウジングの前記遠位端部に向かって先細となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項５】
凹部または隆起部が、前記膨張可能部材の表面または前記ハウジングの内面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項６】
前記繊維は、前記流入端部(２０２)においてヘッド基体(３００)によって固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項７】
前記ヘッド基体は、濾過される流体を流入させるための開口部(３０２)を有するプレートを具備してなることを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
前記ヘッド基体はそれ自体に開口部(３０１)を有するプレートを具備してなり、この開口部(３０１)内に前記繊維(２１１)が固定されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項９】
繊維の別個の束(３０３)が各開口部(３０１)を用いて定着させられていることを特徴とする請求項８に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記繊維は束(３０３)内に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記流入端部(２０２)から前記排出端部(２０４)へ至る方向に前記フィルターを洗浄するための洗浄手段を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１２】
洗浄が必要であるかどうかを判定するための検出手段(５０８,５０９)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１３】
洗浄流体を濾液から分離するためのバルブ(５０６)を具備してなることを特徴とする請求項１１に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記繊維は弾性を有するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１５】
前記繊維は、その長さと直交する方向に圧縮可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１６】
前記繊維は被覆されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
前記繊維は帯電させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１８】
前記繊維は磁化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１９】
前記ハウジングの領域は磁化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２０】
前記流入端部(２０２)に複数の液体を供給するための供給手段を具備してなり、かつ前記流入端部にその内部で前記液体を混合することが可能な混合領域を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２１】
前記流入端部(２０２)に液体およびガスを供給するための供給手段(２０７)を具備してなり、かつ前記液体およびガスを混合するための混合手段を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２２】
フィルターの長さ方向軸線に沿って直列に配置された少なくとも二つの膨張可能部材(２１２)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項２１のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２３】
第１の端部(２０２)および第２の端部(２０４)を有するフィルターハウジング(２０１)と、前記ハウジングの長さ方向に延在する膨張可能部材(２１２)と、前記ハウジングの長さ方向に沿って延在すると共に前記第１の端部において固定された複数の繊維(２１１)と、を具備してなるフィルターを稼働させるための方法であって、
前記膨張可能部材を膨張させて前記繊維を前記ハウジングに対して押し付け、前記第１の端部(２０２)と、前記膨張可能部材(２１２)と前記ハウジングの内面との間のピンチ領域(４０３)と、の間に漸変フィルター基体を形成するステップと、
濾過される流体を前記第１の端部から前記第２の端部へと通過させるステップと、を具備することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記流体は磁化されたものであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記膨張可能部材内の圧力を解放すると共に前記第１の端部から前記第２の端部へと洗浄流体を通過させることによって前記フィルターを洗浄するステップを具備することを特徴とする請求項２３または請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記洗浄流体は、濾過された種類の流体からなるか、あるいはこの流体を含むものであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記洗浄流体は蒸気あるいはクリーニング薬品を含むものであることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
洗浄中、超音波を前記繊維に作用させることを特徴とする請求項２３ないし請求項２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記フィルターを通過しなかった物質を乾燥させるステップを具備することを特徴とする請求項２３ないし請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
ガスが前記液体と混ぜ合わせられることを特徴とする請求項２３ないし請求項２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ガスを、前記液体と混ぜ合わせる前に、微小泡へと粉砕することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記フィルターの長さ方向軸線に沿って一列に少なくとも二つの膨張可能部材を配置することを特徴とする請求項２３ないし請求項３１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体フィルター、特に、それに限定されるわけではないが、水のような液体から固形物質を除去するための高圧・大処理量フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体中に混入した物質を捕らえるために繊維を利用するフィルターは、特許文献１および特許文献２に開示されている。類似の装置が特許文献３に開示されている。
【０００３】
特許文献３の装置の原理を図１および図１ａに概略的に示す。フィルター１００は、流入端部１０２および排出端部１０３を備えたフィルターハウジング１０１を具備してなる。ハウジングの長さ方向には複数の平行な繊維が延在しており、これらはサポート１０６によって適所で保持されている。繊維を取り囲んでいるのはフレキシブルな耐水膜１０４である。
【０００４】
濾過中、膜１０４は図１ａに１０７で示すように加圧され、これによって内部ピンチポイント(pinch point)１０８に向って繊維を締め付ける。濾過される物質は矢印で示す方向にフィルターを通って押しやられる。このフィルターは、膜内の圧力解放および通常の濾過流とは逆向きの逆流洗浄によって、水を押し流して掃除することができる。
【０００５】
ある特定の実施形態に関して、特許文献３は、それを取り囲む繊維を備えた膨張可能なバルーンを開示しており、このバルーンが膨張するとき、繊維はフィルターハウジングの内周面に対して押し付けられる。
【０００６】
上記実施形態では、濾過される液体は、重力流れに逆らって、だらりと垂れ下がった繊維を通過する。これは、この種のフィルターの一般的な理解を体現している。すなわち個々の繊維それぞれの間の一定した流れは、指し示された方向に液体が流れる場合にのみ期待できる。なぜなら、この様式においてのみ、繊維間の個々の流路に沿って通過する流体の量を均一にするために繊維が互いに自由に動けるからである。欠点は流量および圧力が制限を受けることである。なぜなら、自由端に過度の高い圧力が作用した場合、繊維は上方に撓み始め、互いに絡まり合ってしまうからである。
【特許文献１】米国特許第5,470,470号明細書(US-A-5470470)
【特許文献２】米国特許第4,617,120号明細書(US-A-4617120)
【特許文献３】欧州特許第0280052号明細書(EP-A-0280052)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、この従前の知識が実際には正しくないという意外な知見に基づくものである。流体を示された方向に流す必要は全くなく、本出願人は、もし流れの方向を反転させれば、流体はやはり繊維間の多数の流路に沿ってかなり一定的に流路を見出すことを理解した。この事実は、当然のことながら、繊維を一端にて取り付けるのに非常に慎重であること、あるいは流体が流路のそれぞれであってかつ全てのものに流入することを可能とするために取り付けプレートに多数の小さな別個の開口部を設けることに頼らない。それどころか本出願人は、流体を繊維にその固定端において供給する様式は全く重要でないことを見出したが、これによって、非常に大きな容量のおよび／または非常に高い圧力のフィルターを低コストで提供することが初めて可能となった。
【０００８】
本発明によれば、流入端部と排出端部とを有するフィルターハウジングと、ハウジングの長さ方向(縦方向)に延在する膨張可能部材と、ハウジングの長さ方向に沿って延在すると共に流入端部において固定された複数の繊維とを具備してなるフィルターであって、膨張可能部材が膨張させられたとき、繊維はハウジングに対して押し付けられ、流入端部と、膨張可能部材およびハウジング内面間のピンチ(締め付け)領域との間に、漸変フィルター基体(フィルターマトリックス)を形成するようになっているフィルターが提供される。これによって漸変フィルター(graduated filter)すなわち無段フィルターが形成される。
【０００９】
本発明のさらなる態様によれば、第１の端部および第２の端部を有するフィルターハウジングと、このハウジングの長さ方向に延在すると共に第１の端部において固定された膨張可能部材とを具備してなるフィルターを稼働させるための方法であって、膨張可能部材を膨張させて繊維をハウジングに対して押し付け、第１の端部と、膨張可能部材およびハウジング内面間のピンチ(締め付け)領域との間に漸変フィルター基体を形成するステップと、濾過される流体を第１の端部から第２の端部へと流入させるステップとを具備する方法が提供される。
【００１０】
本発明はさまざまな様式で実施可能であるが、以下では、図面を参照し、例証として、いくつかの特定の実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず図２を参照すると、本発明の第１実施形態に係るフィルター２００が示されている。このフィルターは円筒形フィルターハウジング２０１内に収容されており、そのサイズは、必要とされる特定の流体圧力、流量あるいは容量に応じて選択可能である。あるいは、ハウジングは、その幅がその遠位端部に向って先細となるよう形成することもできる。たとえば特定の用途では、ハウジングは３１５ｍｍの外径と２９０ｍｍの内径を有する。フィルターハウジングは、たとえば金属あるいは適当なプラスチック材のような好適な硬質素材から形成できる。ハウジングは流入端部２０２および排出端部２０３を有し、それぞれが、濾過される媒体がフィルターに流入し、そして同フィルターから流出することを可能とする。
【００１２】
流入端部は、複数の流入開口部２０５を有する流入キャップ２０４によって蓋がされている。開口部２０５のそれぞれは別個の流入パイプ２０６から供給を受けるが、これによって、もし必要ならば、さまざまな液体および／またはガスをフィルターに並列供給することが可能となる。適当な連結手段２０７が、流入パイプを、必要な圧力および流速でフィルターに液体および／またはガスを供給する、さらなる配管システム(図示せず)に対して連結するために設けられる。
【００１３】
ハウジング２０１の流入端部２０２に隣接して、内部固定リング２０８が配置(投入)されている。このリングは、その上にヘッド基体２０９が堅固に搭載されるリップを提供する。ヘッド基材２０９は、メンテナンスおよび／または交換を容易にするために簡単に取り外すことが可能であることが好ましい(ただし必須ではない)。流入キャップ２０４とヘッド基体２０９との間のフィルターハウジングの容積が流入チャンバー２１０を画定し、このチャンバー２１０内で、入って来る液体および／またはガスは混ざり合うことができる。
【００１４】
ハウジングの排出端部２０３は図２に示すように開放されたままであってもよく、あるいはこれに代えて、フィルターを通過した後に出て行く流体を方向付けるために出口キャップおよび出口パイプ(図示せず)を設けてもよい。
【００１５】
ここで図３を参照すると、ヘッド基体２０９は取り外し可能なプレート３００から形成されるが、これは、繊維束(その一つを３０３で示す)を受け容れるための周縁に沿って離間した複数の開口部を有する適当な硬質材(たとえば金属あるいはプラスチック材)から形成される。繊維は、ヘッド基体内に、都合のよい手法で、たとえば中実塊を形成するために繊維端部の概ね３０ｍｍを融解させて一つにし、続いてこの塊を開口部３０１内にクロスストラット(図示せず)を用いて取り付けることによって固定することができる。繊維束開口部３０１間にかつそれを取り囲むように複数の小開口部３０２が存在するが、この小開口部はヘッド基体を通って流体が流入することを可能とするためのものである。いずれの開口部も、好ましくはヘッド基体の周縁に沿って等距離ポイントにおいて離間しており、これによって概ね均一な繊維分布ならびに繊維束間のおよびそれを通過する概ね均一な流体の流れがもたらされる。
【００１６】
ここで図２を再び参照すると、ヘッド基体の下の濾過チャンバー２１３内では、束３０１の個々の繊維２１１が広がっており、ハウジング２０１の内周面に沿って、かなり均一な繊維カーテンを形成していることが分かる。繊維は、濾過チャンバー２１３の長さ方向(縦方向)に沿って実質的に軸線方向に延在しており、しかもチャンバーを通る流れの方向と実質的に平行に配置されている。この実施形態では、繊維の端部は全く固定されておらず、それらは単にだらりと垂れ下がっている。
【００１７】
繊維２１１は、用途に応じて、どのような都合のよい寸法とすることも、そしてどのような都合のよい素材から形成することもできる。ある例では、繊維はポリマーすなわちナイロン製であって、０.１５ｍｍないし０.５ｍｍの直径を有するものとすることができる。繊維は中実であっても中空であってもよく、しかも円形、矩形あるいはそれ以外の断面形状のものであってもよい。ある用途に関して、繊維は、その長さに沿ってあるいはそれと交差する方向に少なくとも部分的に弾力性を有することが有利であろう。そうした繊維に関して、所望の形状復元特性はまた、求められる用途に応じて選択可能である。繊維は滑らかなあるいは荒れた表面を有していてもよく、必要とあれば被覆されてもよい。テフロン(登録商標)あるいは亜鉛のような繊維被膜が適当であろう。もし必要ならば、それを帯電させてもよい。繊維の帯電は電離を促進し、これはある用途では重要であろう。さらには、流体、繊維、ハウジング内の領域またはこれらの組み合わせを磁化させることも望ましいであろう。
【００１８】
別な実施形態(図２ａに示す)では、繊維２１１は、弛んだままとされるのではなく、排出端部２０３において固定されてもよい。この実施形態では、下側の繊維端部２１５は、繊維束を固定するための開口部(図示せず)および濾液を流出させるためのさらなる開口部(やはり図示せず)を有する排出基体ヘッド２１６に固定される。排出基体ヘッド２１６は、何らかの適当な手法で、たとえばフィルターハウジング２０１の内部に投入された、さらなるリング２１７によって適所に固定される。これに代えて、排出基体ヘッド２１６は固定されていないままとしておくことができる。この構造の場合には、フィルターを逆流洗浄することができる。
【００１９】
再び図２を参照すると、濾過チャンバー２１３の中央に固定されているのは、長尺なバルーンすなわち膨張可能部材２１２であることが分かるであろう。このバルーンはチャンバー内の中央に配置されており、しかもチャンバーに沿って実質的に軸線方向に延在しており、これによってフィルターを通過する流れの方向と実質的に平行に配置されている。第１のモード(図２に示す)ではバルーンは弛緩しており、したがってフィルターを通過する流体の自由な流れに対しては、ほとんどあるいは全く障害となっていない。開口部３０２を通って流入する流体は、排出口を通り抜けるまでに、繊維束同士の間および個々の繊維間の間隙２１４同士の間を、実質的に邪魔されることなく通過する。このモードでは濾過はなされないが、ファン・デル・ワールス効果が現れるであろう。
【００２０】
濾過を開始するとき、バルーン２１２は制御流体(液圧あるいは空気圧)によって膨張させられるが、この流体は導入管路２１６に沿って供給される。これに代えてバルーンには、たとえば砂などパウダーまたは粒子のような、動き(急速な動きであってもゆっくりとした動きであっても)に対して相当程度抵抗する物質を充填してもよい。図示するように、管路はヘッド基体２０９を貫通していてもよく、これに代えて、管は、側面あるいは排出端部から差し込むことでヘッド基体を回避するようにしてもよい(図示せず)。
【００２１】
図４の濾過モードでは、膨張させられたバルーンは、このバルーンの周囲と上記ハウジングの内周面との間の狭い環状領域すなわち部位からなるピンチポイント４０３を形成するが、ここで有効な流動面積は最小となる。ピンチポイント４０３の位置は、このピンチポイントの流入セクションの上流側セクション４０６と、排出側の下流側セクション４０７とを形成する。好ましくは、バルーンの形状は、それが膨張した状態にあるとき、上記チャンバーの中央長さ方向軸線４０８に沿って実質的に対称であるようなものである。用途次第では、上流側セクションおよび下流側セクションは互いに鏡像をなしていてもよい。これに代えて上流側セクションは、下流側セクションよりも、フィルターの長さに沿って、より急激に変化する環状領域を形成していてもよく、あるいはその逆であってもよい(図示せず)。
【００２２】
いずれにしても、フィルターが濾過モードにあるとき、それを通過する流体は、ピンチポイント４０３までは徐々に減少する環状表面積と接触させられ、その後は、徐々に増大する環状表面積と接触させられる。ピンチポイント以前の減少する表面積の漸変(次第に変化してゆく)特性は、膨張時にバルーン２１２が概ね卵形状をなすように、このバルーン２１２を、その端部において硬く、そしてその中央部において柔らかくすることによって増強される。
【００２３】
バルーンが膨張するとき、それは、取り囲んでいる繊維に半径方向の力を加え始め、繊維を互いに押し付けると共に、フィルターハウジングの堅固な壁２０１に対して押し付ける。これによって、もちろん、繊維間の流路４０９のサイズは減少する。
【００２４】
繊維２１１が圧縮可能な素材からなる場合、繊維自体も変形し始め、これによって流体が通過できる流路４０９のサイズが、なお一層小さくなる。
【００２５】
いったんバルーンが必要な大きさまで膨張すると、濾過される流体がフィルターを通過する。通常、流体は、さまざまなサイズの一つ以上の固体粒子が混じった水あるいはその他の液体からなる。水および粒子が上流側セクションを通過するとき、徐々に減少する流路サイズによって、粒子は繊維間に捕らえられる。大きな粒子４１０は比較的早期に捕らえられることになり、一方、より細かい粒子４１１はピンチポイント４０３に近い地点で捕らえられることになる。極めて微細な粒子４１２はピンチポイントの直前で捕らえられることになる。
【００２６】
上流側セクション内での繊維の押し付け力がテーパー状であってかつ漸進的に増大することにより、粗いフィルター基体(これは上流側セクションの上側部分によって形成される)内で捕らえられた大きな粒子４１０が滑り落ちるのが阻止される。大きな粒子４１０が滑り落ちるのは、もちろん好ましいことではないであろう。なぜなら、ピンチポイントに向って下方に移動するかもしれない大きな粒子が、テーパーの漸変特性を、したがって異なるサイズの粒子を体系的に分離して取り出すフィルターの能力を低下させる傾向があるからである。本発明の実施形態では、(ある実施形態では繊維の自然な弾力性と組み合わされた)テーパーの漸変特性によって、各繊維は、それを取り囲む繊維によって堅固に保持されることが確実なものとなる。上流側セクション内の繊維は、「あちこちにはためくこと」すなわち動くことができず、捕らえられた粒子も動くことができない。
【００２７】
通常、バルーンは、流体のみがピンチポイントを通過できるよう適当な量だけ膨張させられる。だが、もちろん、ある用途では、極めて微細な粒子がフィルターを通過することは全く許容し得るものであり、こうした場合には、バルーンを同程度まで膨張させる必要がないことは明らかである。ライン２１６の液圧または空気圧を変更することにより、フィルターは、所望のサイズよりも小さな粒子のみが通過することを可能とするよう調整できる。
【００２８】
濾過される流体が液体およびガスの両方を含む場合、流入チャンバー２１０内で気泡発生器(図示せず)を使用することができ、これによって濾過される流体は、確実に、分離して取り出される粒子と共に液体および気泡がよく混じり合った混合物となる。ある用途では、濾過処理の間に殺菌を行うためにガス状オゾンを導入するもの好都合であろう。ガスがフィルター内に導入される場合、気泡は微小な泡(すなわち特別に小さなサイズの泡から実現可能な最も小さなサイズの泡)へと破砕することができる。これによって、ガスと濾過される流体との間の接触表面積をかなりの程度増大させることができ、通気作用が著しく改善される。通気処理を促進させるためにユニット全体を回転させてもよい。
【００２９】
図２ｂには僅かに異なる実施形態を示すが、この実施形態ではバルーン２１２は、平坦な上端部２９２と下端部２９４とを有する形状のものである。膨張させられた状態にあるバルーンの表面は２９１で示す(点線２９０は濾過モードでのバルーンの表面を示す)。この図はまた、繊維束がヘッド基体２０９の開口部３０１を経て延在する様式を示している。バルーンが膨張して、この繊維を押圧するとき、繊維は外に向って広がり始め、その間の間隙を塞ぎ、最終的に、ハウジングとバルーンの周囲との間の環状スペース内に均一な濾過基体を形成する。
【００３０】
図２ｃに示すさらなる実施形態では、フィルターは、その中心軸線に沿って一列に配置された二つのバルーン２１２ａおよび２１２ｂを具備してなる。繊維２１１は、バルーンが図２ｃに示すごとく膨張させられたとき、それがハウジングの内壁に対して繊維を緊密に押し付けるようにバルーンを取り囲んでいる。このようにして、一つ以上の濾過ステージが提供され、しかも二つのバルーン２１２ａおよび２１２ｂは、二つの異なる種類の粒子を、粒子サイズまたはその他の特性に基づいて濾過して取り出すのに使用できる。
【００３１】
濾過が継続しているとき、さまざまなサイズの粒子は上流側セクション４０６内に捕らえられるようになり、いわゆる「フィルターケーキ」が形成される。
【００３２】
ピンチポイント４０３を越えた下流側領域４０７においては、繊維は再び自然に広がる。繊維が存在することに加えて、濾液のために利用可能な環状領域が徐々に拡大することによって、滑らかでかつ直線的な流れが促進される。上記領域が徐々に拡大することは、ベンチュリ効果を生み出すのに役立つが、これはさらに流れを促進する。
【００３３】
ある特定の用途では、所要の濾過特性は、バルーンの表面におよび／または円筒壁２０１の内面に、隆起および／または窪み(図示せず)を設けることによって実現可能である。
【００３４】
図５には洗浄(フラッシング)処理を概略的に示す。フィルターをしばらくの間稼動させたとき、かなりの量のフィルターケーキが生じる。これはフラッシングによって除去することが可能である。
【００３５】
フィルターを洗浄するためには、バルーン２１２内の圧力を解放し、これによって繊維から圧迫力を取り除き、そして繊維が、５０３で示す、その圧着されていない弛んだ状態に戻ることを可能とする。流路５０４のサイズが増大するので、繊維がフィルターケーキを捕らえる力は低下し、このケーキをすすぎ媒体５０５によって押し流すことが可能となる。この媒体５０５は、適当なクリーニング液体あるいはガス、たとえば水、蒸気、あるいは(粒子を含んだ状態の)濾過される媒体とさえすることができる。すすぎ媒体５０５は、濾過される媒体が濾過モードにおいて通過させられるのと同じ方向にフィルター内を通過させられ、すなわちフィルターは順方向に洗浄される。
【００３６】
適当なバルブ５０６および配管５０７を用いることができ、これによって洗浄媒体およびフィルターケーキが濾液を汚染しなくなる。上流側および／または下流側圧力センサー５０８,５０９を、フィルターがフィルターケーキによって過度に目詰まりしたかどうか、およびフラッシング処理を実施する必要があるかどうかを判定するのに使用できる。この処理は完全に自動で実施可能であり、これによってフィルターを濾過モードで使える時間が最大になり、それゆえ処理量が増大する。
【００３７】
フラッシング処理の一部として、ケーキを振り動かして、ほぐすのを助けるためにフィルターまたは繊維に超音波を加えることができる。さらに、フィルター内に真空を発生させるかあるいはそれに高温空気を通すことによって、放出前にフィルターケーキを乾燥させることが望ましいであろう。
【００３８】
図５を参照して先に説明したフラッシング処理は常に順方向に実施されるが、図２ａの代替実施形態(このものでは繊維は両端で定着される)では、その代わりにあるいはそれに加えて逆流洗浄を利用できる(各場合においてバルーン圧力は解放されることも解放されないこともある)ことも、もちろん明らかである。
【００３９】
本発明のフィルターは、濾過される量および／または用途に応じて自由に所望のとおりにサイズを変更可能である。ある好ましい形態では、フィルターはさまざまな異なるサイズで差し込み式モジュールとして製造することができる。
【００４０】
フィルターは、その長さ方向軸線が垂直となった状態で図示しているが、ある用途では当該軸線は水平に置かれることもあることは明らかであろう。フィルターを通過する流体は高圧または低圧で圧送可能であり、あるいはこれに代えて、もっぱら重力の作用によってフィルターを通過できるようにしてもよい。
【００４１】
当業者ならば特定の用途に従って要求されるような、さまざまな異なるパラメーターを自由に調整できることは明らかである。そうした調整可能なパラメーターとしては、圧力、温度、繊維サイズ、繊維長、繊維被覆、繊維上の荷(charge)、ハウジング内領域や繊維や流体の磁界強度、繊維を定着する様式、流動体積(フローボリューム)、フィルターハウジングの素材、供給物の種類、バルーンを膨張させる方法、バルーンのテーパー、フラッシング物質の量および圧力、そして混合物へのガスの添加などが挙げられる。
【００４２】
本発明によるフィルターの使用から利益を得るであろう、多くの特定の用途が存在する。代表的用途としては次のものが挙げられる。
１．逆浸透のための濾過
２．プレキャストコンクリートのような工業プロセスに続くセメント、砂などの除去
３．凝固製品の分離
４．生物組織の分離
５．凝固血液などの分離
６．植物成分、たとえばオリーブオイル製品からの廃水の分離
７．技術的あるいは法的理由から必要な水の濁り度の大まかな低減
８．液体／水からのシルトの除去
９．バラスト水
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来型フィルターを通る縦方向断面図である。
【図１ａ】濾過モードでの、図１のフィルターを通る縦方向断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を通る縦方向断面図である。
【図２ａ】本発明の第２実施形態を通る縦方向断面図である。
【図２ｂ】本発明の第３実施形態を通る縦方向断面図である。
【図２ｃ】本発明の第４実施形態を通る縦方向断面図である。
【図３】各実施形態のヘッド基体の詳細平面図である。
【図４】濾過モードで図２のフィルターを示す縦方向断面図である。
【図５】洗浄モードでの図２のフィルターの縦方向断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２００  フィルター
２０１  フィルターハウジング
２０２  流入端部
２０３  排出端部
２０４  流入キャップ
２０５  流入開口部
２０６  流入パイプ
２０７  連結手段
２０８  内部固定リング
２０９  ヘッド基体
２１０  流入チャンバー
２１１  繊維
２１２,２１２ａ,２１２ｂ  バルーン(膨張可能部材)
２１３  濾過チャンバー
２１４  間隙
２１５  繊維端部
２１６  排出基体ヘッド
２１７  リング
２９０,２９１  バルーン表面
２９２  上端部
２９４  下端部
３００  取り外し可能なプレート
３０１  開口部
３０２  小開口部
３０３  繊維束
４０３  ピンチポイント
４０６  上流側セクション
４０７  下流側セクション
４０９  流路
４１０  大きな粒子
４１１  細かい粒子
４１２  極めて微細な粒子
５０４  流路
５０５  すすぎ媒体
５０６  バルブ
５０７  配管
５０８  上流側圧力センサー
５０９  下流側圧力センサー
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入端部(２０２)と排出端部(２０４)とを有するフィルターハウジング(２０１)と、
前記ハウジングの長さ方向に延在する膨張可能部材(２１２)と、
前記ハウジングの長さ方向に沿って延在すると共に前記流入端部において固定された複数の繊維(２１１)と、を具備してなるフィルターであって、
前記膨張可能部材が膨張させられたとき、前記繊維は前記ハウジングに対して押し付けられ、前記流入端部(２０２)と、前記膨張可能部材(２１２)と前記ハウジング(２０１)の内面との間のピンチ領域(４０３)と、の間に、漸変フィルター基体を形成するようになっており、かつ凹部または隆起部が、前記膨張可能部材の表面または前記ハウジングの内面に設けられていることを特徴とするフィルター。
【請求項２】
前記膨張可能部材は前記フィルターハウジング(２０１)の中央軸線に沿って、前記繊維(２１１)が前記膨張可能部材を取り囲んだ状態で延在していることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
前記膨張可能部材は、相対的にフレキシブルな中央セクションと、相対的に硬質な遠位端部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルター。
【請求項４】
前記フィルターハウジングの幅は、前記ハウジングの前記遠位端部に向かって先細となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項５】
前記繊維は、前記流入端部(２０２)においてヘッド基体(３００)によって固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項６】
前記ヘッド基体は、濾過される流体を流入させるための開口部(３０２)を有するプレートを具備してなることを特徴とする請求項５に記載のフィルター。
【請求項７】
前記ヘッド基体はそれ自体に開口部(３０１)を有するプレートを具備してなり、この開口部(３０１)内に前記繊維(２１１)が固定されるようになっていることを特徴とする請求項５に記載のフィルター。
【請求項８】
繊維の別個の束(３０３)が各開口部(３０１)を用いて定着させられていることを特徴とする請求項７に記載のフィルター。
【請求項９】
前記繊維は束(３０３)内に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記流入端部(２０２)から前記排出端部(２０４)へ至る方向に前記フィルターを洗浄するための洗浄手段を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１１】
洗浄が必要であるかどうかを判定するための検出手段(５０８,５０９)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１２】
洗浄流体を濾液から分離するためのバルブ(５０６)を具備してなることを特徴とする請求項１０に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記繊維は弾性を有するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記繊維は、その長さと直交する方向に圧縮可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１５】
前記繊維は被覆されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１６】
前記繊維は帯電させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
前記繊維は磁化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１８】
前記ハウジングの領域は磁化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１９】
前記流入端部(２０２)に複数の液体を供給するための供給手段を具備してなり、かつ前記流入端部にその内部で前記液体を混合することが可能な混合領域を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２０】
前記流入端部(２０２)に液体およびガスを供給するための供給手段(２０７)を具備してなり、かつ前記液体およびガスを混合するための混合手段を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２１】
フィルターの長さ方向軸線に沿って直列に配置された少なくとも二つの膨張可能部材(２１２)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項２２】
第１の端部(２０２)および第２の端部(２０４)を有するフィルターハウジング(２０１)と、前記ハウジングの長さ方向に延在する膨張可能部材(２１２)と、前記ハウジングの長さ方向に沿って延在すると共に前記第１の端部において固定された複数の繊維(２１１)と、を具備してなるフィルターを稼働させるための方法であって、
前記膨張可能部材を膨張させて前記繊維を前記ハウジングに対して押し付け、前記第１の端部(２０２)と、前記膨張可能部材(２１２)と前記ハウジングの内面との間のピンチ領域(４０３)と、の間に漸変フィルター基体を形成するステップと、
濾過される流体を前記第１の端部から前記第２の端部へと通過させるステップと、を具備することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記流体は磁化されたものであることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記膨張可能部材内の圧力を解放すると共に前記第１の端部から前記第２の端部へと洗浄流体を通過させることによって前記フィルターを洗浄するステップを具備することを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記洗浄流体は、濾過された種類の流体からなるか、あるいはこの流体を含むものであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記洗浄流体は蒸気あるいはクリーニング薬品を含むものであることを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
洗浄中、超音波を前記繊維に作用させることを特徴とする請求項２４ないし請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記フィルターを通過しなかった物質を乾燥させるステップを具備することを特徴とする請求項２２ないし請求項２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
ガスが前記液体と混ぜ合わせられることを特徴とする請求項２２ないし請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記ガスを、前記液体と混ぜ合わせる前に、微小泡へと粉砕することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記フィルターの長さ方向軸線に沿って一列に少なくとも二つの膨張可能部材を配置することを特徴とする請求項２２ないし請求項３０のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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