JP2007537852A - Fluid filter - Google Patents
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Abstract
流体フィルターは、流入端部(202)および排出端部(204)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上記流入端部において固定された繊維(211)からなる複数の束とを具備してなる。この繊維は電界または磁界によって装荷されて、排出端部へと流れる流体中に存在する既知の荷を有する粒子の通過を選択的に阻止あるいは許容するようになっている。取り除かれた粒子をフィルターの外に押し流すために、繊維に付与された荷は、装荷粒子がフィルターを通って自由に流動できるよう反転可能である。本フィルターはまた、流体中の粒子の沈殿特性を制御するのにも利用できる。 The fluid filter includes a filter housing having an inflow end (202) and an exhaust end (204), and a plurality of fibers (211) extending in the length direction of the housing and fixed at the inflow end. A bundle. The fibers are loaded by an electric or magnetic field to selectively block or allow passage of particles having a known load present in the fluid flowing to the discharge end. To force the removed particles out of the filter, the load applied to the fibers can be reversed so that the loaded particles can flow freely through the filter. The filter can also be used to control the sedimentation characteristics of particles in the fluid.
Description
本発明は流体フィルターに関し、これに限定されるわけではないが、特に水のような液体から固体物質を除去するための高圧・大量処理フィルターに関する。 The present invention relates to a fluid filter, and although not limited thereto, it particularly relates to a high-pressure, high-throughput filter for removing solid substances from a liquid such as water.
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。類似の装置は特許文献3に開示されている。
特許文献3の装置の動作原理を図1aおよび図1bに概略的に示す。フィルター100は、流入端部102と排出端部103とを備えたフィルターハウジング101を具備してなる。複数の平行な繊維がハウジングの長さ方向に延在しており、それはサポート106によって適所で保持されている。フレキシブルな耐水膜104が繊維を取り囲んでいる。
The operating principle of the device of Patent Document 3 is schematically shown in FIGS. 1a and 1b. The filter 100 includes a
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。
During filtration, the
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。 With respect to certain embodiments, US Pat. No. 6,099,077 discloses an inflatable balloon with fibers surrounding it, and when the balloon is inflated, the fibers are pressed against the inner peripheral surface of the filter housing.
繊維の圧迫によるこの形式の濾過は、あるサイズのあるいはそれ以上の粒子を濾過して取り出すには有用ではあるものの、異なる物質ではあるが同じサイズの物質を区分けすることはできない。ゆえに、各物質の粒子サイズに明確な差異が存在しない限り、このフィルターは異なる物質を分離して取り出すのに使用することはできない。たとえば、流体から塩分を除去し、ある種の他の無機物は流体中に残ったままとすることが望ましいであろう。あるいはウイルスのみを取り出し、バクテリアを残しておくことが望まれるかもしれない。バクテリアはウイルスよりも大きく、ゆえにサイズのみに基づくフィルターでは、この目的を達成できない。
本発明の第1の態様によれば、流体用のフィルターが提供され、このものは、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、当該ハウジングの長さ方向に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り、繊維は、排出端部へと流れる流体中に存在する既知の荷(charge)を有する粒子の通過を選択的に阻止または許容するよう装荷される。 In accordance with a first aspect of the present invention, a filter for fluid is provided, which includes a filter housing having an inflow end and an outflow end, and extending in the lengthwise direction of the housing. A plurality of fibers fixed at the section, wherein the fibers are loaded to selectively block or allow passage of particles having a known charge present in the fluid flowing to the discharge end. Is done.
本発明の第2の態様によれば、流体用のフィルターを稼働(機能)させる方法が提供され、ここでフィルターは、第1の端部と第2の端部とを備えたフィルターハウジングと、当該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複数の繊維とを具備してなるものであって、本方法は、所定の荷(charge)を有する粒子が第1の端部から第2の端部へと移動するのが阻止されるよう繊維に付与される荷の向きを選択するステップと、繊維に荷を付与するステップと、第1の端部から第2の端部へと濾過される流体を通過させるステップとを具備する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for operating a fluid filter, wherein the filter comprises a filter housing having a first end and a second end; A plurality of fibers extending in the lengthwise direction of the housing and fixed at a first end, wherein the method comprises particles having a predetermined charge. Selecting the direction of the load applied to the fiber to prevent movement from the end of the second to the second end, applying the load to the fiber, and second from the first end Passing the fluid to be filtered to the end of the.
流体がフィルターを通過する際に、それを捕らえるかあるいは制御するために流体中の粒子に装荷(charge)するためにフィルターを利用することがさらに望ましい。たとえば、ある国の飲料水は飲んでも全く安全ではあっても褐色を呈している。その外観は消費者を不快にさせ、それゆえ、水がきれいで消費者にとって魅力あるものとなるよう、こうした特性を変更できることが望ましい。 It is further desirable to utilize the filter to charge particles in the fluid to capture or control it as it passes through the filter. For example, drinking water in a country is brown even though it is safe to drink. Its appearance makes consumers uncomfortable and it is therefore desirable to be able to change these properties so that the water is clean and attractive to consumers.
それゆえ、本発明のさらなる目的は、簡単ではあるが効果的な手法で、この問題を軽減することである。 Therefore, a further object of the present invention is to alleviate this problem in a simple but effective manner.
本発明の第3の態様によれば、フィルターを用いて流体中の粒子の沈殿特性を変更する方法が提供され、ここでフィルターは、第1の端部と第2の端部とを備えたフィルターハウジングと、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複数の繊維とを具備してなるものであって、本方法は、繊維に対して所定の荷(charge)を付与するステップであって、この荷は流体中のある粒子が有する荷に基づいて選択されるものであるようなステップと、その沈殿特性が変更される流体を第1の端部から第2の端部へと通過させるステップと、粒子が流体中で沈殿することを可能とするステップとを具備する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of using a filter to alter the precipitation characteristics of particles in a fluid, wherein the filter comprises a first end and a second end. A filter housing and a plurality of fibers extending in the lengthwise direction of the housing and fixed at a first end, wherein the method comprises a predetermined charge on the fibers. ), Wherein the load is selected based on the load of a particle in the fluid, and the fluid whose precipitation characteristics are to be changed from the first end to the first end. Passing through the two ends and allowing the particles to settle in the fluid.
好ましい特徴および実施形態を従属請求項に記載する。 Preferred features and embodiments are described in the dependent claims.
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。 While the present invention may be implemented in a variety of ways, the following describes some specific embodiments by way of example with reference to the drawings.
図2aを参照すると、本発明の第1実施形態のフィルター200が示されている。このフィルターは円筒形のフィルターハウジング201内に収容されており、そのサイズは特定の流体圧力、流速あるいは必要容積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徐々に減少するような形状とすることができる。たとえば特定の用途では、上記ハウジングは315mmの外径と290mmの内径とを有する。フィルターハウジングは、金属または適当なプラスチック素材などの好適な硬質素材から製造できる。ハウジングは流入端部202と排出端部203とを有し、それぞれ濾過媒体がフィルターに入りかつフィルターから出て行くことを可能とする。
Referring to FIG. 2a, a
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。
The inflow end is covered with an
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/またはガスが混ざり合うことができる。
An
上記ハウジングの排出端部203は開放されたままであってもよく、あるいは、流体がフィルターを通過した後に、出て行く流体を誘導するために出口キャップおよび出口パイプを設けることも可能である。
The
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からなり、このプレート300は、繊維の束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素材(たとえば金属またはプラスチック素材)から製造されるが、この繊維の束の一つを303で示している。この繊維は、図7に示すように、金属製定着カラー710内に固定されている。使用時、カラー710は繊維束の周りに配置され、その後、繊維を一つに固定するために図7に示すようにかしめられる。繊維720の端部は、その後、中実塊を形成するよう融解または溶解されて一つになる。その後、定着カラーは、このカラーの一部が開口部のショルダー(図示せず)に当接するようヘッド基体の開口部301内に配置できる。
Referring now to FIG. 3, the
あるいは、繊維はヘッド基体内に都合のよい手法で、たとえば、中実塊を形成するよう繊維端部の約30mmを溶解させて一つにし、その後、開口部301内にクロスストラット(図示せず)を用いて当該塊を固定することによって定着させることができる。繊維束開口部301の間であってかつそれを取り囲むように複数の小開口部(小孔)302が存在するが、その目的は、ヘッド基体を経て流体が流入するのを可能とすることである。両タイプの開口部は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、繊維の概ね均一な分布を、そしてまた繊維束間のおよびそれを通る概ね均一な流体流れを提供するようになっている。
Alternatively, the fibers can be conveniently disposed in the head substrate, for example, by dissolving about 30 mm of the fiber ends to form a solid mass and then cross struts (not shown) in the openings 301. ) To fix the mass. There are a plurality of small openings (small holes) 302 between and surrounding the
再び図2aを見ると、ヘッド基体の下方の濾過チャンバー213内で、束301の個々の繊維211は、ハウジング201の隅から隅まで、かなり均一な繊維カーテンを形成するために広がっていることが分かる。当該繊維は濾過チャンバー213の長さに沿って実質的に軸線方向に延在し、かつ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。この好ましい実施形態では、繊維211は、排出端部203において、自由なままとするのではなく固定してもよい。このようにして、繊維を通る電流はフィルターの一端から他端へと流れることができる。この実施形態では、下側繊維端部215は、繊維束を固定するための開口部(図示せず)および濾液が出て行くためのさらなる孔(やはり図示せず)を有する排出基体ヘッド216に対して固定されている。排出基体ヘッド216は、何らかの適当な方法で、たとえばフィルターハウジング201の内部に配置されたさらなるリングを用いて適所に固定されている。これに代えて、排出基体ヘッド216を自由な状態としておくことができる。この構造ではフィルターを逆流洗浄することができる。
Referring again to FIG. 2a, within the
図2bに示す代替実施形態では、繊維端部は全く固定されておらず、それらは単に自由に垂れ下がっているだけである。この実施形態は、濾過される流体が導電性を有する場合に使用できる。なぜなら、その場合、電荷(charge)は繊維を通り、そして液中に流れ込むことができるからである。だが可能ならば、この実施形態は避けるのが望ましい。なぜなら、電流の流れに悪影響を及ぼし得る被膜が、繊維上に生成することがあるからである。 In the alternative embodiment shown in FIG. 2b, the fiber ends are not fixed at all, they simply hang freely. This embodiment can be used when the fluid to be filtered is conductive. This is because in that case the charge can flow through the fibers and into the liquid. But if possible, this embodiment should be avoided. This is because a coating can be formed on the fiber that can adversely affect the flow of current.
繊維211は、適当な寸法であってかつ導電性素材からなるものとすることができるが、好ましくは金属繊維あるいはカーボン繊維から形成される。ある実施形態では、当該繊維は0.15mmないし0.5mmの直径を有する。繊維は中実であっても中空であってもよく、しかも円形、矩形あるいはその他の断面形状のものであってもよい。ある用途に関しては、繊維が、繊維長さに沿ってあるいはそれを横切るよう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は、所望の形状回復特性を、求められる用途に応じて選択することもできる。繊維は滑らかなあるいはざらざらした表面を有していてもよく、しかも必要ならば被覆されてもよい。テフロン(登録商標)および亜鉛のような繊維被覆が適切であろう。
The
図2cに示すさらなる実施形態では、繊維は磁化されているが、電流はそれを通って流れない。繊維に沿った磁化は、図2cに示すように、所定の極性で繊維に対して磁荷を付与するようフィルターの各端部に対向する磁極240a,240bを配置することによって達成される。あるいは、繊維を横切る磁化は、磁石をフィルターハウジング内にあるいはその近傍に配置すると共に、逆側の極が半径方向外側を向くようハウジングの中心に磁石を配置することによって達成できる(図示せず)。
In a further embodiment shown in FIG. 2c, the fiber is magnetized, but no current flows through it. Magnetization along the fiber is achieved by placing
図2aに示すようなフィルターの実施形態の使用時には、各繊維束の上端に接続されたワイヤ230を介して電流が供給される。電流は繊維に対して所定の電荷を付与する。図6aを参照すると、繊維を通る電荷によって、繊維間には電界(参照数字650で指し示す)が生成される。濾過される流体がフィルターを通過するとき、電界は、それに向って帯電粒子660が方向付けられている電界と反対方向に流動する、この帯電粒子660の通過を阻止する。
When using an embodiment of the filter as shown in FIG. 2a, current is supplied via a wire 230 connected to the upper end of each fiber bundle. The current imparts a predetermined charge to the fiber. Referring to FIG. 6a, the charge passing through the fibers creates an electric field (indicated by reference numeral 650) between the fibers. As the fluid to be filtered passes through the filter, the electric field prevents the passage of the charged
これら帯電粒子は、それゆえフィルター内に集まってフィルターケーキを形成し、その一方で、流体の残りの部分はフィルターを通過する。フィルターをしばらくの間稼働させたとき、相当な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可能である。フィルターからフィルターケーキを押し流すために、繊維上の電荷の向きは図6bに示すように反転させられ、これによって、それまで通過が阻止されていた荷電粒子は、回収のために、繊維を通って自由に流動できるようになる。 These charged particles therefore gather within the filter to form a filter cake, while the rest of the fluid passes through the filter. When the filter is run for a while, a considerable amount of filter cake is produced. This can be removed by flushing. In order to flush the filter cake from the filter, the direction of the charge on the fiber is reversed as shown in FIG. 6b, so that the charged particles previously blocked from passing through the fiber for recovery. It will be able to flow freely.
当業者にとっては、濾過される流体中の粒子に、現実に固有のものとして電荷が生じることは明らかである。ある粒子は正に帯電され、他の粒子は負に帯電される。 For those skilled in the art, it is clear that the particles in the fluid to be filtered are charged in nature. Some particles are positively charged and other particles are negatively charged.
図2cに示すように磁気的に装荷されたフィルターを使用する際には、選択された装荷粒子を、図2aの電界を用いた場合と同じようにして遮断できる。繊維間に生じる磁界は、フィルター中に存在するものと反対の磁荷の粒子の移動を阻止する。フィルターケーキを押し流すために、装荷粒子が繊維を通過できるよう極を反転させることができる。 When using a magnetically loaded filter as shown in FIG. 2c, selected loaded particles can be blocked in the same way as with the electric field of FIG. 2a. The magnetic field generated between the fibers prevents the movement of the opposite magnetic charge particles that are present in the filter. To flush the filter cake, the poles can be inverted so that the loaded particles can pass through the fibers.
図2a、図2bあるいは図2cのフィルターの代替的使用に関して、本フィルターは、粒子の荷を変更することによって流体中の流体の沈殿特性を変えるのに使用できる。繊維の磁界/電界は、流体がフィルターを通過するとき、ある粒子の荷を変える。粒子はその後、単に、沈殿を可能とすることによって収集あるいは分離して取り出すことができる。この方法の利用に関する一例は、飲料水の沈殿特性を、その見た目を改善するために変化させることである。世界のある地域では、飲料水は、たとえそれが飲むのに十分に安全であっても褐色である。通常、褐色の粒子は液中で沈殿しない。褐色粒子は、本フィルターに水を通すことによってその沈殿特性を変化させ、その後、水を落ち着かせる(沈殿させる)ことを可能とすることによって除去でき、これによって飲料水から粒子を分離することが可能となる。 With regard to an alternative use of the filter of FIG. 2a, FIG. 2b or FIG. 2c, the filter can be used to alter the precipitation characteristics of the fluid in the fluid by changing the particle load. The fiber's magnetic / electric field changes the load of certain particles as the fluid passes through the filter. The particles can then be collected or separated simply by allowing precipitation. One example for the use of this method is to change the precipitation characteristics of drinking water to improve its appearance. In some parts of the world, drinking water is brown even if it is safe enough to drink. Usually, brown particles do not precipitate in the liquid. Brown particles can be removed by passing water through the filter to change its sedimentation characteristics and then allowing the water to settle (sediment), thereby separating the particles from the drinking water. It becomes possible.
図4aおよび図4bに示す代替実施形態に関しては、繊維に加えて、濾過チャンバー213の中央部に、長尺なバルーンすなわち膨張可能部材212が取り付けられていることが分かる。バルーンはチャンバー内で中央に配置され、しかもフィルターを通る流れの方向と実質的に平行に配置されるようチャンバーに沿って実質的に軸線方向に延在している。図4aに示す第1のモードでは、バルーンは弛緩しており、したがって、繊維が装荷されていなければ、フィルターを通る流体の自由な流れに対して、ほとんどあるいは全く障害とはならない。小孔302を通って流入する流体は、排出口から外に出るまで、繊維束同士の間および個々の繊維間の空隙214同士の間を実質的に遮られることなく流動する。このモードでは濾過は行われないが、ファン・デル・ワールス効果が現れるであろう。
With respect to the alternative embodiment shown in FIGS. 4 a and 4 b, it can be seen that an elongated balloon or
濾過を開始することが望まれる場合、バルーン212は、導入配管216に沿って供給される制御流体(液圧または空気圧)によって膨張させられる。あるいは、バルーンには、砂などのパウダーまたは粒子のような相当程度に動き(急激な動きでもあるいはゆっくりした動きでも)に抗する物質を充填することもできる。図示するように、管路はヘッド基体209を貫通してもよく、また、パイプは側方もしくは出口端部から差し込むことによってヘッド基体を回避できる(図示せず)。
When it is desired to initiate filtration, the
図4bの濾過モードでは、膨張させられたバルーンは、その周囲とハウジングの内周との間の狭い環状領域すなわち環状部位からなるピンチ(締め付け)ポイント403を形成し、ここで有効な流動面積は最小である。ピンチポイント403の位置は、このピンチポイントの入口セクションの上流側セクション406と、出口側の下流側セクション407とを画定する。好ましくは、バルーンの形状は、それが膨張させられた状態にあるときには、チャンバーの中央縦方向(長さ方向)軸線408を中心として実質的に対称であるようなものである。用途に応じて、上流側セクションと下流側セクションとは互いに鏡像をなしていてもよい。あるいは(図示しないが)上流側セクションは、フィルターの長さに沿って、下流側セクションよりも一層急激に変化する環状領域を形成することも、またその逆も可能である。
In the filtration mode of FIG. 4b, the inflated balloon forms a pinch (clamping)
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、そしてその中央において柔らかくすることによって増強される。
In any event, when the filter is in the filtration mode, fluid passing through it is contacted with a gradually decreasing annular surface area up to the
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。
When the balloon is inflated, it begins to apply a radial force to the surrounding fibers, pressing the fibers together and pressing against the
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。
When the
いったんバルーンが必要な大きさまで膨張させられると、電荷または磁荷が機能する状態とされ、そして濾過される流体がフィルターを通過させられる。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、水または他の液体からなるであろう。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と組み合わされた電界または磁界によって、粒子は繊維間に捕らえられる。所定の荷を有する粒子は電界/磁界650によって捕らえられることになる。残りの粒子に関しては、より大きな粒子410は漸変フィルター(graduated filter)によって比較的早期に捕らえられることになり、これに対して、より微細な粒子411はピンチポイント403の近傍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。
Once the balloon is inflated to the required size, the charge or magnetic charge is made functional and the fluid to be filtered is passed through the filter. Typically, the fluid will consist of water or other liquid mixed with one or more solid particles of various sizes. As water and particles pass through the upstream section, the particles are trapped between the fibers by an electric or magnetic field combined with a gradually decreasing channel size. Particles with a given load will be trapped by the electric /
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、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。
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。
Typically, the balloon is inflated by an appropriate amount so that only fluid can pass through the pinch point. However, of course, in some applications it is quite acceptable for very fine particles to pass through the filter, and it is clear that in such cases it is not necessary to inflate the balloon to the same extent. By changing the hydraulic or pneumatic pressure in
図8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直列に配置された二つのバルーン812aおよび812bを備える。繊維811が当該バルーンを取り囲んでおり、バルーンが図8に示すように膨張させられたとき、それは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なっている。このようにして一つ以上のフィルターステージが得られ、しかも二つのバルーン812aおよび812bは、粒子サイズまたはその他の特性に基づき、二つの異なる種類の粒子を濾過して取り除くのに使用できる。
In a further embodiment shown in FIG. 8, the filter comprises two
図5には、図4aおよび図4bの実施形態のためのフラッシング処理を概略的に示す。フィルターを水洗するためには、電界または磁界650が反転させられ、そしてバルーン212内の圧力が解放され、これによって繊維から押し付け力を取り除くと共に、それらが、503で示すような、その圧迫されていない自由な状態へと戻ることを可能とする。流路504のサイズが増大するとき、繊維がフィルターケーキを捕らえる力が低下し、すすぎ媒体505によって、このケーキを完全に押し流すことが可能となる。このすすぎ媒体505は適当なクリーニング液体またはガス、たとえば水、蒸気、あるいは(微粒子を含んでいる状態の)濾過される媒体とすることができる。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方向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洗浄される。
FIG. 5 schematically illustrates the flushing process for the embodiment of FIGS. 4a and 4b. To rinse the filter, the electric or
バルーンと、電荷または磁荷の両方が存在するフィルターの実施形態では、繊維間の均一な流れを促進し、先の実施形態のごとく繊維間の高い圧力ギャップを必ずしも発生させないように、バルーンは低圧でのみ使用できる。 In filter embodiments where both the balloon and charge or magnetic charge are present, the balloon is low pressure so as to promote uniform flow between the fibers and not necessarily create a high pressure gap between the fibers as in the previous embodiment. Can only be used with
そうした実施形態は、図4aおよび図4bに示す中央バルーンよりもむしろ従来技術のごとく繊維を取り囲むよう配置された一つ以上のバルーンを備えるであろうことを理解されたい。 It should be understood that such an embodiment would comprise one or more balloons arranged to surround the fibers as in the prior art rather than the central balloon shown in FIGS. 4a and 4b.
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。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。
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を通って高温空気を流動させる手段によって、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。 As part of the flushing process, the filter or fiber can be sonicated to help shake and loosen the cake. Furthermore, it may be desirable to dry the filter cake prior to discharge by means of generating a vacuum in the filter or flowing hot air therethrough.
もちろん、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)。 Of course, the flushing process described above with reference to FIG. 5 is always performed in the forward direction, but in the alternative embodiment of FIG. 2a (in which the fibers are anchored at both ends) instead or in addition Backwashing is available (in each case the balloon pressure may or may not be released).
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。 The filter of the present invention can be freely resized as desired depending on the amount to be filtered and / or the application. In one preferred form, the filter can be manufactured as a plug-in module in a variety of different sizes.
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。 Although the filter is illustrated with its longitudinal axis vertical, it will be apparent that in certain applications the axis may be placed horizontally. The fluid passing through the filter can be pumped at high or low pressure, or alternatively, it can pass through the filter solely by the action of gravity.
当業者ならば、特定の用途にしたが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を理解されたい。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、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。 One skilled in the art will appreciate that a variety of different parameters can be freely adjusted as required according to the particular application. Such adjustable parameters include pressure, temperature, fiber size, fiber length, fiber coating, load on the fiber, the magnetic field strength of the area within the housing and the fiber and fluid, the manner in which the fiber is anchored, the flow volume (flow volume), These include the material of the filter housing, the type of feed, the method of inflating the balloon, the taper of the balloon, the amount and pressure of the flushing material, and the addition of gas to the mixture.
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
There are many specific applications that would benefit from the use of the filter according to the present invention. Typical uses include the following.
1. Filtration for
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 バルーン(膨張可能部材)
213 濾過チャンバー
214 空隙
215 下側繊維端部
216 排出基体ヘッド
230 ワイヤ
240a,240b 磁極
300 プレート
301 開口部
302 小開口部
303 繊維の束
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
410〜412 粒子
504 流路
505 すすぎ媒体
506 バルブ
507 配管
508,509 圧力センサー
660 帯電粒子
710 定着カラー
720 繊維
811 繊維
812a,812b バルーン
200
213
Claims (31)
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、を具備してなり、
前記繊維は、前記排出端部へと流れる流体中に存在している既知の荷を持つ粒子の通過を選択的に阻止または許容するよう装荷させられることを特徴とするフィルター。 A fluid filter,
A filter housing (201) having an inflow end (202) and a discharge end (204);
A plurality of fibers (211) extending in the length direction of the housing and fixed at the inflow end,
A filter wherein the fibers are loaded to selectively block or allow passage of particles having a known load present in the fluid flowing to the discharge end.
前記方法は、
所定の荷を有する粒子が前記第1の端部から前記第2の端部へと移動するのが阻止されるよう前記繊維に付与される荷の向きを選択するステップと、
前記繊維に前記荷を付与するステップと、
前記第1の端部から前記第2の端部へと濾過される流体を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。 A method of operating a filter for fluid, the filter comprising a filter housing (201) having a first end (202) and a second end (204), and a length direction of the housing A plurality of fibers (211) extending at the first end and fixed at the first end,
The method
Selecting the orientation of the load applied to the fibers such that particles having a predetermined load are prevented from moving from the first end to the second end;
Applying the load to the fibers;
Passing a fluid to be filtered from the first end to the second end.
前記方法は、濾過される流体を前記第1の端部(202)から前記第2の端部へと通過させるのに先立って、前記フィルターを通る前記繊維の均一な流れを作り出すために前記膨張可能部材を膨張させることをさらに含むことを特徴とする請求項10ないし請求項15のいずれか1項に記載の方法。 The filter further comprises an inflatable member (212) extending along the longitudinal axis of the filter housing;
The method involves the expansion to create a uniform flow of the fibers through the filter prior to passing the fluid to be filtered from the first end (202) to the second end. 16. A method according to any one of claims 10 to 15, further comprising inflating the enabling member.
前記方法は、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のに先立って、前記繊維を圧迫するために前記膨張可能部材をさらに膨張させ、前記第1の端部(202)と、前記膨張可能部材と前記繊維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ことを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 The filter further comprises at least one inflatable member (212) arranged to surround the fibers, the inflatable members adapted to press the fibers together when inflated;
The method further expands the expandable member to compress the fibers prior to passing the fluid to be filtered from the first end to the second end, and the first 17. A gradual filter substrate is formed between the end (202) of the tube and a pinch region (403) between the inflatable member and the fiber. Method.
前記方法は、
前記繊維に対して所定の荷を付与するステップであって、前記荷は流体中のある粒子が有する荷に基づいて選択されるものであるようなステップと、
その沈殿特性が変更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、
前記粒子が流体中で沈殿することを可能とするステップと、を具備することを特徴とする方法。 A method of changing the sedimentation characteristics of particles in a fluid using a filter, the filter comprising a filter housing (201) comprising a first end (202) and a second end (204); A plurality of fibers (211) extending in the length direction of the housing and fixed at the first end,
The method
Applying a predetermined load to the fibers, wherein the load is selected based on a load of a particle in a fluid;
Passing a fluid whose precipitation characteristics are to be changed from the first end to the second end;
Allowing the particles to settle in a fluid.
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