JP2000504272A - 薄膜分離用設備の薄膜モジュール、その使用方法およびその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 薄膜モジュールは巻かれて曲がった形（８）をして薄膜モジュール内に配置された管状薄膜（６）を備えている。それによって、容積あたりの大きな全体薄膜面積と、簡単な組み立てと、高い固体割合を有する物質混合物の処理が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜分離用設備の薄膜モジュール、その使用方法およびその製作方法 本発明は、１個または複数の管状薄膜を有する、物質混合物を薄膜分離するた めの設備の薄膜モジュールと、合成樹脂の押出し成形によって薄膜モジュールを 製作する方法と、薄膜モジュールを使用する方法に関する。 このような薄膜モジュールは横流ろ過設備の構成要素として知られている。こ の薄膜モジュールはほとんどが、フィルターとして働く複数の管状薄膜を備えて いる。管状薄膜は多孔管として形成されている。この管はそれ自体が薄膜フィル タとして形成されているかあるいはその表面に、有機材料また無機材料からなる ろ過薄膜を持っている。内側または外側に設けられた薄膜を備えた管状薄膜が知 られている。この管状薄膜の内径は数ミリメートルから約１００ミリメートルで ある。 使用可能なろ過能力の場合に、薄膜モジュールの持ち運びできる構造長を達成 するために、少数または多数の真っ直ぐな管状薄膜が真っ直ぐなスリーブ管に組 み立てられる。このモジュール管はすべての管状薄膜のために共通である、残留 物としてのろ過すべき媒体のための入口および出口と、浸透液としてのろ液のた めの１個または２個の出口を備えている。 更に、いわゆる巻回モジュールとして形成された薄膜モジュールが知られてい る。この場合、布状のフィルタ薄膜が巻かれて縦方向に延びたローラを形成する 。このローラ内で、残留物が展開された薄い弾性的なスペーサまたは網を通過し 、浸透液が流出することができる。この種の巻回モジュールはそのろ過能力の観 点から非常に低価格であるが、閉塞する傾向があるので、固体成分を多く含む物 質混合物を分離するためには適していない。これに対して、数ミリメートルの内 径の管状薄膜は、閉塞する危険なしに、例えば圧搾された果汁のような固体成分 を多く含む物質混合物を処理することができる。 ポリスルフォンまたはＰＤＶＦからなる公知の管状薄膜の単位面積あたりのろ 過能力が比較的に小さいので、経済的に使用可能な大きなろ過能力を達成するた めに、それぞれ３ｍの長さの管状薄膜をそれぞれ例えば１９本有する或る数のモ ジュールが直列におよび設備に対して平行に接続される。 直列に接続されたモジュールの数が多く、公知のごとく一列あたり約１６個の モジュールが設けられていると、このモジュールは１８０゜の曲管を介して互い に連結される。グループが同時に平行に移動可能な５つの列または通路を備えて いると、８０個のモジュールをできるだけコンパクトにユニット内に配置しなけ ればならない。それによって、約１８０ｍ² の薄膜ろ過面積が得られる。そのた めに、個々のモジュールが支持フレームによって台に支承され、残留物側および 浸透液側の多数の継手が設置される。その際、次の問題が生じる。 − 薄膜モジュールあたり、４個の管継手と、２〜３個の支持フレーム用載置部 材が必要である。８０個のモジュールを備えた設備の場合には、この継手と載 置部材は、８０個の曲管、８５個のホース継手および３２０個の継手を必要と する。すなわち、設備コストが高く、従って設備の経済性が低下する。 − 分離薄膜の寿命が制限される。それによって、薄膜モジュールは摩耗部品で あり、或る時間間隔をおいて交換しなければならない。 従って、この構造の場合には、組み立ておよび分解と複雑な構造のためのコス トが膨大である。 そこで、本発明の根底をなす課題は、上記の問題を充分に除去することである 。 この課題は本発明に従い、冒頭に述べた種類の薄膜モジュールにおいて、管状 薄膜が薄膜モジュール内に曲がった形に配置されていることによって解決される 。この薄膜モジュールの有利な変形は、管状薄膜が薄膜モジュール内に巻かれた 形に配置されていることを特徴とする。 その際、他の特徴では、管状薄膜が薄膜モジュール内でロープ状に捩じって（ 撚って）、複数の管状薄膜からなる少なくとも１個の束の形に巻かれている。 薄膜モジュールの他の変形、そのために適した管状薄膜を合成樹脂押出し成形 によって製作するための方法、および薄膜モジュールの使用方法は、請求の範囲 に記載されている。 本発明よる構造は、薄膜層を損傷させずに管内径の２０倍よりも小さな曲率半 径で曲がることができる公知の管状薄膜によって達成可能であることが判った。 そのために、有機材料からなる管状薄膜は必要な長さのものが入手可能である。 焼結金属のような無機材料からなる公知の管状薄膜は、１ｍの長さ未満の市販の 管を曲げて溶接し、必要な長さに薄膜をコーティングすることによって製作可能 である。 本発明による薄膜モジュールは公知のものに比べて、充填密度が高く、構造が 簡単であるという利点がある。８０個の公知の薄膜モジュールを備えた上記のグ ループと比較して、このようなグループは、約１．４０ｍの外径と、１．４０ｍ の構造高さと約１８０ｍ² の同じ薄膜ろ過面積を有する本発明による薄膜モジュ ールによって置き換えることができる。上記の３２０個の継手の代わりに、構造 に応じて、約３個の継手だけしか必要としない。その際、薄膜モジュール内の薄 膜ろ過面積は、約７ｍｍの内径とそれぞれ５５ｍｍの長さを有する１５０個の平 行な薄膜管によって形成されている。 次に、図に基づいて本発明の実施の形態を詳しく説明する。 図１ａは図１ｂのＢ−Ｂ線に沿った本発明による薄膜分離用薄膜モジュールの 垂直断面図、 図１ｂは図１ａの薄膜モジュールのＡ−Ａ線に沿った水平断面図、 図２ａは巻体の始端または終端における管状薄膜のための集合管の、図２ｂの Ｃ−Ｃ線に沿った部分断面図、 図２ｂは図２ａの管状薄膜のための集合管を端面側から見た図、 図３は薄膜分離のための本発明による薄膜モジュールの他の実施の形態の垂直 断面図、 図４ａは浸透液タンクと組み合わせた、薄膜分離のための本発明による薄膜モ ジュールの他の実施の形態の垂直断面図、 図４ｂは図４ａの水平なＤ−Ｄ線に沿った、巻体の始端または終端における管 状薄膜用集合管の部分断面図、 図５は管状薄膜の間にスペーサを有する、図１ａの薄膜モジュールの巻体の複 数の管状薄膜の束の横断面図、 図６は管状薄膜に成形された間隔を保つ要素の断面図、 図７は管状薄膜に成形された間隔を保つ要素の他の実施の形態を示す図、 図８は管状薄膜の周りに巻回された間隔を保つ線状の要素を示す図、 図９は縦方向にまとめてユニットとして形成された、型をなして巻くための３ 個の管状薄膜を示す図、 図１０ａは全体にわたって延びる各々１個の管状薄膜からなる２個の円板状の 偏平巻体の半径方向断面図、 図１０ｂは図１０ａの２つの層からなる偏平巻体のための巻回方法を示す図、 図１１は管状薄膜のための水平な巻回軸線を有する薄膜モジュールの軸方向部 分断面図、 図１２は薄膜モジュール内に並べて配置された、管状薄膜からなる２個の巻体 のための巻回方法を示す図、 図１３は偏平管として形成された形に巻回するための管状薄膜を示す図、 図１４は分離される物質のためのタンクとしての容器を備えた薄膜分離のため の本発明による薄膜モジュールを示す図、 図１５は図１４に示した薄膜モジュールを備えた、物質混合物を薄膜分離する ための設備を概略的に示す図、 図１６は垂直な巻回軸線を有する複数の管状薄膜が上下に配置されている本発 明による薄膜モジュールを示す図、 図１７ａ，１７ｂは、複数の管状薄膜が支持板の間で引出し状の棚に交換可能 に配置されている薄膜モジュールの２つの方向から見た図、 図１８は傾動装置によって垂直および水平に配置することが可能である複数の 管状薄膜を備えた本発明による薄膜モジュールを示す図、 図１９は水平な巻回軸線を有する複数の管状薄膜が並べて配置された本発明に よる薄膜モジュールの側面図、 図２０は図１９の薄膜モジュールを軸方向から見た図、 図２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、水平に配置された複数の管状薄膜と移動可能な 容器を備えた、本発明による薄膜モジュールを示す異なる図、 図２２は巻体を保持および交換するための箱状の容器内に設けられた全長にわ たって延びる１本の管状薄膜からなる円板状の偏平巻体を示す図、 図２３ａは安定性を改善するための支持板を備えた全長にわたって延びる１本 の管状薄膜からなる円板状の偏平巻体を示す図、 図２３ｂ，２３ｃは図２３ａに示した支持板の２つの変形例を示す図、 図２４は巻体の直径とろ過面積を増大するための、全長にわたって延びる２本 の管状薄膜からなる２層の円板状の偏平巻体を示す概略図、 図２５は混合室として役立つグループの間に集合管を備えた各々３個の管状薄 膜の３つのグループの回路図、 図２６ａ，２６ｂ，２６ｃは図１７の集合管を備えた管状薄膜の迅速閉鎖継手 の詳細図、 図２７は、同じ長さの複数の管状薄膜の端面が段状になるように管状薄膜が配 置されている、図２ａの集合管と、管状薄膜の巻回された束との連結構造を示す 図、そして 図２８は、端面が段状になるように配置された、部分束内の同じ長さの管状薄 膜を備えた、図１ａの薄膜モジュール内での巻回された管状薄膜の束の、混合室 として形成された中断部を示す図である。 図１ａと図１ｂは薄膜モジュールの断面を示している。この薄膜モジュールで は、管状薄膜が垂直巻取軸線の周りに巻かれている。薄膜モジュールは閉じた容 器１を備えている。この容器は下側部分２と、この下側部分の上に取外し可能に 密封載置された上側部分３とからなっている。特に図１ａに示すように、上側部 分３には側方から、多数の管状薄膜６のための２本の集合管４，５が挿入されて いる。各々の集合管４，５の一部は閉じた容器１内にある。管状薄膜６は全長に わたって延びる束７を形成している。この束は集合管４，５を連結し、支持体と しての垂直巻回体９上に成形体８または巻体の形に巻かれている。 図２ａ，２ｂは集合管４または５の一端の部分断面図と軸方向から見た図であ る。図２ａから判るように、多数の管状薄膜６は束７をなして、いわゆる撚りに よってロープ状に捩じって巻かれている。これは、薄膜６を損傷させずに、成形 体８内で束７を曲げて案内することができるようにするためである。管状薄膜６ は集合管４の端部で、鋳込みによって鋳込み物質１０に固定されている。 分離すべき材料混合物、例えば圧搾された果汁は、圧力を加えて集合管４，５ の一方に供給される。この集合管では、多数の管状薄膜６が平行に延びている。 他方の集合管５または４では、材料混合物が残留物として再び排出される。管状 薄膜６の途中で、物質混合物の微細な粒子部分が公知のごとく、薄膜を通って分 離され、浸透液またはろ液として、図１ａの成形体８を取り巻く容器１の空きス ペース内に達する。 浸透液はこのスペースから、集合管としての働きをする巻回体９を通って、分 離された物質用の排出口１１に達する。図１ａに示すように、巻回体９はその下 側範囲が巻かれた成形体８を支持するために皿状に形成されている。管状薄膜６ の分離薄膜が常に湿潤されるように、排出口１１は上側に配置されている。束７ を巻いた成形体８全体は、集合管４，５，９と共に、チェックのために、容器１ の下側部分２から取外し可能である。同様に、チェックのために、下側部分２に はのぞきガラス１２が設けられている。浸透液を排出するために、容器は下側に 、閉鎖可能な排出口１３を備え、上側には空気排出口１４が設けられている。 図３の薄膜モジュールの他の実施の形態の場合には、図１ａに関連して用いた 参照符号は、対応する機能を有する構成要素を示している。残留物用の接続管と しての集合管４，５は、容器１の下側部分２に配置され、浸透液のための排出口 １１は上側部分３の上側に設けられている。巻かれた成形体８で作業を行うため には、上側部分３によって、排出口１１に通じる１本だけの浸透液管を分解しな ければならない。巻かれた成形体８は保持ベルト１７によって固定されている。 巻回体９分は浸透液を捕集するための開口１５を備えている。 図４ａは薄膜モジュールの他の実施の形態を示している。閉じた容器１’は浸 透液タンクとして形成されている。容器１’内には複数の管状薄膜６が列をなし て並べてかつ互いに平行に軸線１６周りに巻かれている。この管状薄膜６は軸方 向に対して横方向に、分離すべき物質混合物用の集合管４’，５’に開口し、そ こで図１ａ，３の実施の形態の場合と同様に平行に延びている。その際、管状薄 膜６を捩じる必要はない。それによって、供される空間内でフィルター面積の高 い充填密度が達成される。更に、残留物のための集合管４’，５’の直径を小さ くすることができる。なぜなら、管状薄膜６が、特に図４ｂの断面Ｄ−Ｄに示す ように、横方向に開口するからである。 管状薄膜６は図４ｂに示すように、鋳込み材料１０’によって集合管５’に鋳 込まれている。浸透液は管状薄膜６から容器１’に達する。この容器はここでも 、一体化された浸透液タンク１８の機能を有する。浸透液排出口１１’は容器１ ’の下方に配置されている。巻かれた成形体８’は、図４ａから判るように、保 持ベルト１７によって固定されている。 図５は管状薄膜６の束を、図２ｂと同様に軸方向から見た図である。この束内 で、管状薄膜６の位置は保持ベルト１７によって固定されている。保持ベルト１ ７は同時に、管状薄膜６の間のスペーサとしての働きをする。管状薄膜６から出 る浸透液の排出は、保持ベルト１７を網状に形成することによって改善すること ができる。 図６は巻かれた成形体内で管状薄膜６を適切に離隔するための他の方法を示し ている。この場合、管状薄膜６は外周に沿って肉厚部として成形された間隔を保 つ要素２７を備えている。このような間隔を保つ要素２７’の変形が図７に示し てある。図８では、このような間隔を保つ要素２７”が線材の形をし、管状薄膜 ６の周りにらせん状に巻付けられている。 図１０ａは、渦巻き状に巻かれた、管状薄膜６の２つの成形体８”を示してい る。この成形体は２層だけを有し、従って円板状の形を有する。成形体８”は両 側が残留物用集合管４”，５”に接続されている。この集合管は図示していない 同じような他の成形体を収容することができる。浸透液は成形体巻体８”の周囲 から公知のごとく捕集可能である。図１０ｂは成形体８”のための管状薄膜６の 巻回方法を示している。図１ａ，３，４ａの薄膜モジュールの実施の形態と異な り、図１０ａの実施の形態は、個々の成形体８”ひいては個々の管状薄膜６の交 換を可能にする。そのために、特に焼結された金属管が適している。 図１１は、巻かれた管状薄膜の巻回軸線が水平である薄膜モジュールを示して いる。この薄膜モジュールは閉じた容器１”を含んでいる。この容器は残留物の ための供給管４'''および排出管'''と、浸透液のための２本の排出管１１”を備 えている。管状薄膜は単一管としてあるいは水平な軸線１６’の周りに平行に束 ７’として多重に巻かれている。この束は残留物のための供給管４'''と排出管 ５'''を接続している。巻体８”は容器１”内でスペーサ３０を介して保持され ている 。このスペーサは巻体８”から排出管１１”に浸透液を排出するために、貫通穴 を備えている。 管状モジュールの修理およびろ過面の異なる必要量の観点から、薄膜モジュー ルの他の実施の形態は容器内に、残留物のための分離された供給部と排出部を有 する管状薄膜６の分離された少なくとも２つの巻体を有する。図１２は軸線１６ ”を有する共通の１つの巻回体９”上でのこのような分離された巻体'''のため の巻回方法を示している。 図１４は図４ａに基づいて説明した薄膜モジュールの変形例を示している。こ の変形例の場合にも、詳しく示していない巻かれた複数の管状薄膜６が、共通の 軸線１６周りに上下に配置されている。管状薄膜６は例えば図１０ａに基づいて 説明したように、分離すべき物質混合物のための集合管５”，４”の開口とこの 集合管自体が互いに直径方向に対向するように巻かれている。図４ａの実施の形 態の場合には、浸透液用の捕集容器１’が脱気弁１４’を備えた溢流部を介して のみ浸透液タンク１８に接続されているが、図１４では、管状薄膜６のための容 器４０が同時に、分離された浸透液のためのタンクとしての働きをする。 浸透液タンク４０は下側に、浸透液のための排出口１１”を備えている。この 浸透液は接続されたポンプ４１によって吸い出すことができる。分離装置の運転 の際、図１４に示すように、浸透液は、最高レベル４２に達したときに初めて、 最低レベル４３まで浸透液タンク４０からポンプで排出すると有利である。 浸透液タンク４０は取外し可能な上側部分４４を備えている。この上側部分は 分離可能なフランジ４６によって下側部分４６に連結されている。上側部分４４ を取外す必要のない保守整備作業のために、上側部分は閉鎖可能な人用開口４７ を備えている。浸透液タンク４０の上側には、管状薄膜６を洗浄するための噴霧 ヘッド４８が設けられている。 図１５は薄膜分離のための設備を概略的に示している。この設備は図１４に示 した本発明による薄膜モジュール５０を備えている。この設備は更に、それ自体 公知のごとく、管５２から分離すべき物質混合物５３を収容するタンク５１を備 えている。このタンク５１の下側には、物質混合物５３のための排出弁５４が接 続されている。この物質混合物はポンプ５５と、圧力センサ５６によって制御さ れる調節弁５７を経て、薄膜モジュール５０の製品入口５８に供給される。排出 弁５４のほかに、洗浄液用流入弁５９が設けられている。この洗浄液は物質混合 物５３の代わりに、薄膜モジュール５０に供給可能である。 物質混合物５３は、既に図１４に基づいて説明したように、薄膜モジュール５ ０を通過し、残留物として出口６０を経て薄膜モジュールから出る。残留物は出 口６０から管６１と調節弁を経て、更に弁６３を経てタンク５１に戻るかあるい は弁６４を経て薄膜分離設備から出る。すなわち、物質混合物５３は分離運転の 際に設備の残留物回路内で循環する。図１４に関連して既に説明したように、管 状薄膜６で分離された物質は浸透液として、排出管１１”を経て浸透液タンク４ ０から出て、接続されたポンプ４１によって設備から吸い出される。 ポンプ４１の運転は浸透液タンク４０内の浸透液のレベルのためのレベルセン サ６５，６６によって、制御導線６７を介して、図１４に基づいて既に説明した ように制御される。物質混合物５３の圧力を測定するために、製品入口５８と出 口６０に、各々１個の圧力センサ６８，６９が設けられている。製品入口５８の 圧力は調節弁６２を介して調節される。この制御弁は圧力センサ６８から制御導 線７０を経て圧力の報告を受ける。 図１６は図１４の薄膜モジュールの構造的な変形を示している。この場合、同 じ構造要素には同じ参照符号が付けてある。図１６は共通の軸線１６周りに垂直 方向上下に配置された管状薄膜６を示している。この管状薄膜はその接続部７５ ，７６が分離すべき物質混合物のための集合管５”，４”に個別的に接続されて いる。 図１７ａと図１７ｂは薄膜モジュールの実施の形態を示している。この実施の 形態は、巻かれた管状薄膜６を、共通の集合管４”，５”から分離して、図１６ に関連して説明したように、きわめて簡単に個別的に交換することを可能にする 。図１７ｂはＡ−Ａ線に沿った、図１７ａの薄膜モジュールの軸線１６に対して 横方向の断面図である。分離すべき物質混合物のための集合管４”，５”のほか に、支持管８０が平行に配置されている。管４”，５”，８０はすべて、半径方 向内側に向いたスリット付き条片８１を１個ずつ備えている。このスリット付き 条片のスリット８２には、穴あき支持板８３が挿入されている。支持板８３は引 出し状の棚を形成する。この棚には、管状薄膜６が交換可能に保持されている。 集合管５”，４”に対する管状薄膜６の接続部７５，７６は、交換のために、 図２６ａ，２６ｂ，２６ｃに詳細に示すように、迅速閉鎖継手を備えていると有 利である。管状薄膜６から出る浸透液は穴空き支持板８３を通って容易に流出可 能である。 図１８は図１６に示した種類の１個の浸透液タンク４０と複数の管状薄膜６を 備えた薄膜モジュールの他の例を概略的に示している。この場合、浸透液タンク ４０は矢印８９で示すように、垂直な位置８７と水平な位置８８の間で揺動可能 に軸受８６によって支承されている。水平な位置８８では、個々の薄膜モジュー ル６の交換を矢印９０で示すようにきわめて簡単に行うことができ、垂直な位置 ８７は設備の運転時に利点がある。 図１９は、水平な共通の軸線１６’を有する複数の管状薄膜６が並べて配置さ れている薄膜モジュールの側面図であり、図２０はこの薄膜モジュールを軸方向 から見た図である。分離すべき物質混合物のための集合管４’，５’は、特に図 ２０に示すように、直径方向にかつ共通の軸線１６’に対して平行に配置されて いる。浸透液タンク４０の下側には、浸透液のための排出管１１”が配置されて いる。特に図２０に示すように、浸透液タンク４０は、保守整備作業のためにヒ ンジ９６で傾動可能な上側部分４４を備えている。集合管４’に対する管状薄膜 ６の接続部は図１９，２０において７５で示してある。 図２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、管状薄膜６の軸線が水平に配置された薄膜モジ ュールにおける、ローラ装置１０１による浸透液タンク４０の取外し可能な部分 ４４’を水平に移動させる構造を示している。それによって、保守整備作業のた めに管状薄膜６が露出する。 図２２は、特に図１６〜２１に示した薄膜モジュールに使用可能であるような 、円板状偏平巻体としての管状薄膜６の有利な実施の形態を示している。この管 状薄膜６は箱状の容器１０６内に設けられている。この容器は同時に、巻かれた 管状薄膜６の交換時に保持するためおよび掴むために役立つ。箱状の容器１０６ の壁は図２２に示すように、例えば多数の穴１０７を備えている。この穴は浸透 液としての、分離された物質を排出するために役立つ。管状薄膜６での作業のた めに、蓋１０８はスナップ止め１１０によって容器１０６の下側部分１０９から 取外し可能である。 図２３ａは、巻かれた管状薄膜の安定性を改善するための他の手段を示してい る。ここでは、軸線１６を有する円板状の管状薄膜６に、同様に円板状の支持板 １１６が挿入されている。管状薄膜６と支持板１１６からなるリングは、半径方 向に向いた保持ベルトによって保持される。この保持ベルトのうち、図２３ａの 断面図には保持ベルト１１７だけが示してある。図２３ｂ，２３ｃに示すように 支持板１１６の変形例は、浸透液流出を改善する。図２３ｂの支持板１１６は両 側にウェブ１１７’を備えている。このウェブの間隔は管状薄膜６の隣接する巻 体の間隔に一致し、管状薄膜６はウェブ１１７’に載り、大きくなった流出通路 を生じる。 図２３ｃの支持板１１６は穴１１８を備えている。この穴は同様に、浸透液の 流出を容易にする。 圧力低下の観点から管状薄膜の長さが制限される場合、偏平巻体が大きなフィ ルター面積を有する軸方向の２つの層によって実現されると、巻体は半径方向に 並んでいる２つの薄膜管６’，６”によって形成可能である。その際、集合管４ ”，５”において薄膜管６’，６”の端区間がほぼ同じ長さになるようにするた めに、図１０ｂの巻回方法に従って中央で移行する場合に、一方の層１２１の薄 膜管６’，６”の半径方向の順序が、図２４に示すように、他方の層１２２の薄 膜管の半径方向の順序と反対向きになっていると有利である。この場合巻体の直 径Ｄが大きくなっても、多くの場合邪魔にならない。 分離すべき物質混合物のための上記の集合管は、集合機能または分配機能のほ かに、混合機能を有する。平行に延びる薄膜管の場合には、或る程度の管長さに わたるこのような混合機能は、個々の薄膜管内での物質混合物の過剰の濃縮ひい ては閉塞を防止するために役立つ。図２５は、管状薄膜６のグループ１２６，１ ２７，１２８の間に、２つのグループにとって共通の混合管が集合管として配置 されている構造を概略的に示している。この混合管は分離運転中外部に対して閉 鎖され、洗浄のためにのみ外部からアクセス可能な洗浄弁１３６，１３７を備え ている。 図１ａの管状モジュールの束を備えた薄膜モジュールの場合には、図２５の混 合管１３６，１３７の代わりに、混合室１４１として形成された、図２８に示す ような巻回された束７の中断部が設けられている。混合室１４１の間にある部分 束７，７’の管状薄膜６はすべて同じ長さを有するがしかし、部分束の巻回のた めに、図２８に示すように、端面側が段状になるように配置されている。接続部 １４６は、分離運転終了後に管状薄膜を洗浄するための洗浄媒体の供給および排 出のために役立つ。例えば図１ａに従って巻回された束７のように、混合室１４ １も、が浸透液としての分離された物質のための容器１の中に設けられている。 従って、混合室は分離運転時に外側を浸透液によって取り囲まれ、洗浄媒体のた めの接続部１４６は、浸透液が外側に通過する図示していない連結手段に開口し ている。 図２８と同様に、図２７は、巻回された束７内の同じ長さの管状薄膜６を、図 ２ａの集合管４内に、巻回のために端面側が段状になるように配置した構造を示 している。 巻回された管状薄膜６を図１６に基づいて説明したような共通の集合管４”， ４”から分離してきわめて簡単に個別的に交換することができる、図１７ａ，１ ７ｂに示した薄膜モジュールの実施の形態と関連して、集合管５”，４”と管状 薄膜６の有利な迅速閉鎖継手について既に説明した。図２６ａ，２６ｂ，２６ｃ はこのような継手を示している。 図２６ａは、接続片１５１と収容フランジ１５２を介在した、集合管４”に対 する管状薄膜６の接続部７６の縦断面を示している。特に、図２６ａのＡ−Ａ線 に沿った横断面図である図２６ｂに示すように、接続片１５１は外側の環状溝１ ５３を有する。この環状溝にはＵ字状の留め具１５４が係合している。この留め 具１５４は収容フランジ１５２の割線に沿った穴１５５に挿入されて保持され、 それによって接続片１５１は収容フランジ１５２に挿入された後で回転可能にか つ紛失しないように保持されている。接続片１５１の端面側に設けられたＯリン グ１５６は、管状薄膜６の接続部７６と集合管４”とを液密に連結する。図２６ ｃは図２６ａに示した接続片１５１の変形例の部分断面図である。この場合、対 応する構成要素には同じ参照符号が付けてある。 既に上述したように、上記の薄膜モジュールは市販の管状薄膜によって製作可 能である。この市販の管状薄膜は薄膜層を損傷させずに、管内径の２０倍よりも 小さな曲率半径で曲げることができる。このような曲げプロセスとしては、合成 樹脂を押出し成形することによる管状薄膜の製作方法が簡単である。この場合、 環状穴を有する押出しダイが使用される。その際、熱的または機械的手段によっ て環状穴に沿った合成樹脂の通過速度に対して異なるように影響を与えることに より、管状薄膜を曲がった形に製作することができる。それによって、適切な形 の押出しダイを使用すると、図９に示すように、ユニットとして多重管状薄膜を 押出し成形することができるかあるいは図１３から判るように、管状薄膜３７を 偏平管として製作することができる。分離すべき物質混合物を管状薄膜に平行に 供給および排出するための共通の集合管、特に軸線に対して垂直に流出を行う図 １４の集合管４”，５”については、集合管が各々１本の固有の供給管を備えた 別個の複数の部分を備えている変形例が有利である。 本発明による薄膜モジュールは、果汁、食品または廃水を分離するために、横 流方向で使用可能である。その際、物質混合物から分離すべき成分の種類に応じ て、逆浸透（超ろ過）、ナノろ過、限外ろ過または精密ろ過の範囲の分離限界を 有する薄膜が選択される。適切な用途のために、薄膜モジュールは全量ろ過の運 転に簡単に装備変え可能である。直線的な管状モジュールを有する薄膜モジュー ルと比べて、本発明によるモジュールでは、約１８０ｍ² の大きなろ過面積を得 ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１個または複数の管状薄膜（６）を有する、物質混合物を薄膜分離するため の設備の薄膜モジュールにおいて、管状薄膜（６）が薄膜モジュール内に曲が った形に配置されていることを特徴とする薄膜モジュール。 ２．管状薄膜（６）が薄膜モジュール内に巻かれた形に配置されていることを特 徴とする請求項１記載の薄膜モジュール。 ３．複数の管状薄膜（６）が巻体の始端と終端で、分離すべき物質混合物の平行 な供給部と排出部に通じる１本の共通の集合管（４，５，４’，５’，４”， ５”）に開口していることを特徴とする請求項２記載の薄膜モジュール。 ４．管状薄膜（６）が薄膜モジュール内でロープ状に捩じって（撚って）、複数 の管状薄膜（６）からなる少なくとも１個の束（７）の形に巻かれていること を特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 ５．少なくとも１個の束のすべての管状薄膜（６）が同じ長さであることを特徴 とする請求項４記載の薄膜モジュール。 ６．複数の管状薄膜（６）が列をなして並べてかつ平行に巻いて薄膜モジュール 内に配置されていることを特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 ７．管状薄膜（６）が集合管（４，５）の軸方向に共通の集合管に開口している ことを特徴とする請求項４記載の薄膜モジュール。 ８．管状薄膜（６）が集合管（４’，５’，４”，５”）の軸方向に対して横方 向に共通の集合管に開口していることを特徴とする請求項６記載の薄膜モジュ ール。 ９．巻かれた管状薄膜（６）が、分離された物質を収容するための閉じた容器（ １，１’，１”）内に配置され、分離すべき物質混合物のための集合管（４， ５，４’，５’，４”，５”）と、分離された物質のための少なくとも１本の 管路（９，９’，１１’）が、容器のケーシング壁を通って案内されているこ とを特徴とする請求項７または８記載の薄膜モジュール。 10．別体の集合管を備えた少なくとも２個の別体の巻体（８）が容器内に配置さ れていることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール。 11．別体のすべての巻体（８”，８''')内の管状薄膜（６）が同じ長さであるこ とを特徴とする請求項１０記載の薄膜モジュール。 12．少なくとも２つの別個の巻体のための管状薄膜（６）の長さが異なっており 、容器から外へ案内された、別個の巻体の接続部が、外部から個別的に切離し 可能であることを特徴とする請求項１０記載の薄膜モジュール。 13．容器内の分離された物質（９，９’）のための管路が集合管としておよび巻 かれた管状薄膜（６）のための巻回体として役立つことをことを特徴とする請 求項９記載の薄膜モジュール。 14．分離された物質のための管路（９）が容器のケーシングから外へ上方に案内 されていることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール。 15．巻かれた管状薄膜（６）のための巻回軸線（１６）が容器（１’）内に垂直 に配置されていることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール。 16．分離すべき物質混合物のための集合管（４，５）が容器（１）のケーシング 壁を通って下方へ案内され、容器（１）が底部分（２）と、この底部分から取 外し可能な容器フード（３）からなっていることを特徴とする請求項１５記載 の薄膜モジュール。 17．巻かれた管状薄膜（６）の形が保持ベルト（１７）によって安定しているこ とを特徴とする請求項２記載の薄膜モジュール。 18．管状薄膜（６）がその外面に、間隔を保つ要素（１７，２７，２７’，２７ ”）を備えていることを特徴とする請求項２記載の薄膜モジュール。 19．間隔を保つ要素が管状薄膜（６）の周りに巻かれた線材状の要素（２７”） であることを特徴とする請求項１８記載の薄膜モジュール。 20．管状薄膜（６）が集合管（４，５，４’，５’）に鋳込まれていることを特 徴とする請求項４または６記載の薄膜モジュール。 21．集合管（４，５，４’，５’）の長さの少なくとも一部が、閉じた容器（１ ，１’）内に配置されていることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール 。 22．分離すべき物質混合物のための少なくとも１個の供給部と排出部（４，５， ４’，５’，４”，５”，４'''，５'''）と、分離された物質のための排出部 （ １１，１１’）を備えていることを特徴とする請求項１記載の薄膜モジュール 。 23．容器（１，１’）が下側に、分離された物質のための出口（１３，１３’） を備えていることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール。 24．巻かれる管状薄膜（６）のための巻回軸線（１６’，１６”）がモジュール 内に水平に配置されていることを特徴とする請求項２記載の薄膜モジュール。 25．管状薄膜（６）の巻体が、巻かれた形（８’，８”）をして、巻回軸線（１ ６）に対して半径方向にのみ、巻回軸線に対して軸方向にのみあるいは巻回軸 線（１６’）に対して半径方向および軸方向に延びていることを特徴とする請 求項２記載の薄膜モジュール。 26．全長にわって延びる１個だけの管状薄膜（６）からなる少なくとも１つの巻 体（８”）が、巻かれた形をして円板状の偏平巻体として巻回軸線に対して軸 方向に２つだけの層を有することを特徴とする請求項２または３記載の薄膜モ ジュール。 27．全体にわたって延びる１個だけの管状薄膜（６）からなる少なくとも１つの 巻体が、巻かれた形をして円板状の偏平巻体として巻回軸線（１６）に対して 軸方向に一つだけの層を有し、共通の集合管の一方（５’）が巻回軸線（１６ ）近くの内側に配置され、共通の集合管の他方（４’）が偏平巻体の外周の近 くに配置されていることを特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 28．管状薄膜（６）が集合管（４”，５”）に分離可能に接続されていることを 特徴とする請求項３または２６記載の薄膜モジュール。 29．少なくとも１個の巻かれた形（つば）（８”）が、巻体の始端から終端まで 、全体にわたって延びる１つの管状薄膜（６）を備えていることを特徴とする 請求項２記載の薄膜モジュール。 30．閉じた容器（１）が分離された物質のためののぞきガラス（１２）を備えて いることを特徴とする請求項９記載の薄膜モジュール。 31．巻かれた形が複数の管状薄膜（３６）を備え、この管状薄膜が縦方向に平行 にまとめてユニットとして製作されていることを特徴とする請求項２記載の薄 膜モジュール。 32．管状薄膜（６）が６ｍｍよりも大きな内径と、少なくとも２０ｍ² の有効ろ 過面積を有し、かつ閉じた容器（４０）内に一緒に配置され、この容器が分離 された物質のためのタンクとして役立ち、分離すべき物質混合物のための集合 管（４”，５”）がタンクの壁を通って案内され、このタンクの壁が分離され た物質のための開口（１１’）を備えていることを特徴とする請求項３記載の 薄膜モジュール。 33．分離された物質のための開口（１１”）が下側においてタンク（４０）の壁 （４５）内に配置され、タンク（４０）の異なる高さ位置に、分離された物質 のための複数のレベルゾンデ（６５，６６）が取付けられていることを特徴と する請求項３２記載の薄膜モジュール。 34．巻かれた管状薄膜（６）のその巻回軸線が水平に配置され、この管状薄膜が 水平方向に延びている閉じた容器（４０）内に一緒に配置されている状態で、 薄膜モジュールが運転されるように形成されていることを特徴とする請求項３ 記載の薄膜モジュール。 35．水平に延びている閉じた容器（４０）が下側に半円筒の形を有し、上側に閉 鎖蓋を有し、この閉鎖蓋が容器の開口を開放することができ、開口の輪郭が容 器の輪郭に一致していることを特徴とする請求項３４記載の薄膜モジュール。 36．巻かれた管状薄膜（６）が共通の集合管（４’，５’）から分離して個別的 に交換可能であることを特徴とする請求項３４記載の薄膜モジュール。 37．巻かれた管状薄膜（６）が迅速閉鎖継手（１５１〜１５６）によって共通の 集合管（４”，５”）に分離可能に固定されていることを特徴とする請求項３ ６記載の薄膜モジュール。 38．少なくとも１個の管状薄膜が箱状の容器（１０６）内に配置され、この容器 の壁がその少なくとも一部領域に、分離された物質を排出するための多数の開 口（１０７）を備えていることを特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 39．巻かれた少なくとも１個の管状薄膜（６）が支持板（１１６）を備え、この 支持板が巻体を越えて半径方向に延びていることを特徴とする請求項３記載の 薄膜モジュール。 40．管状薄膜（６）が分離すべき物質混合物を供給および排出するための集合管 （４”，５”，１３４，１３５）を備えた複数のグループ（１２６〜１２８） をなして配置され、少なくとも２つのグループ（１２６，１２７）のために、 一方のグループ（１２６）からの排出のための集合管（１３５）が、他方のグ ループ（１２７）への供給のための集合管（１３５）として役立ち、この集合 管（１３５）が２つのグループ（１２６，１２７）からの物質混合物のための 混合室としてあるいは２つのグループの管状薄膜（６）のための混合室として 形成されていることを特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 41．管状薄膜が複数の管状薄膜（６）からなる少なくとも１つの束（７）の形を して薄膜モジュール内で巻かれ、束が少なくとも２つの部分（７，７’）から なり、この部分が連結手段によって束の外室に対して密封接続され、かつ中間 室（１４１）に接続され、中間室が２つの部分（７，７’）の管状薄膜（６） 内の物質混合物のための混合室（１４１）として形成されていることを特徴と する請求項３記載の薄膜モジュール。 42．薄膜分離のための設備を運転する際に、分離すべき物質混合物のための混合 室（１３４，１３５，１４１）が、管状薄膜（６）によって分離された物質に よって外側から取り囲まれるように、薄膜モジュールが形成されていることを 特徴とする請求項４０または４１記載の薄膜モジュール。 43．少なくとも１つの混合室（１３４，１３５，１４１）が管状薄膜（６）のた めの洗浄媒体用の連結手段を有する接続部（１４６）を備え、連結手段が分離 された物質を通って案内され、外部から供給可能であることを特徴とする請求 項４２記載の薄膜モジュール。 44．管状薄膜（６）が逆洗可能であり、分離された物質のための閉じた容器（４ ０）を時々正圧にすることができる手段が設けられていることを特徴とする請 求項９または３２記載の薄膜モジュール。 45．巻かれた管状薄膜の少なくとも２つのグループが、半径方向に並んでいる軸 線を有することを特徴とする請求項４０記載の薄膜モジュール。 46．巻かれた管状薄膜（６）の軸線と、共通の集合管（４”，５”）の軸線が平 行であり、管状薄膜（６）が集合管（４”，５”）から分離されて個別的に交 換可能であり、各々２個の管状薄膜（６）の間に各々１個の支持板（８３）が 取付けられ、支持板（８３）が管状薄膜（６）を保持するための引出し状の棚 を形成していることを特徴とする請求項３記載の薄膜モジュール。 47．支持板（８３）がスリット付き条片（８１）内に保持され、このスリット付 き条片が集合管（４”，５”）に沿ってあるいは集合管に対して平行な管（８ ０）に沿って延び、かつこの集合管または管によって支持され、支持板（８３ ）が分離された物質を排出するための穴あき板状の開口を有することを特徴と する請求項４６記載の薄膜モジュール。 48．全長にわたって延び半径方向に並んでいる同じ長さの管状薄膜（６’，６” ）のグループからなる少なくとも１つの巻体が、巻かれた形をして、円板状の 偏平巻体として、巻回軸線に対して軸方向に２つだけの層（１２１，１２２） を備え、一方の層（１２１）のグループ内での管状薄膜（６’，６”）の半径 方向の順序が他方の層（１２２）に対して逆であることを特徴とする請求項３ 記載の薄膜モジュール。 49．合成樹脂を押出し成形することによって、請求項１記載の薄膜モジュールの 管状薄膜を製作するための方法において、環状開口を有する押出しダイが使用 され、熱的または機械的手段によって環状開口に沿って合成樹脂の通過速度に 異なる影響を及ぼすことにより、管状薄膜（６，３６，３７）が曲がった形に 製作されることを特徴とする方法。 50．果汁、食品または廃水を分離するための逆浸透、ナノろ過、限外ろ過または 精密ろ過の範囲の横流ろ過のために、請求項１記載の薄膜モジュールを使用す ることを特徴とする薄膜モジュールの使用方法。