JPH0753207B2 - プリコートフィルタ素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプリコートフィルタ素子に関する。プリコート
フィルタユニットは化学処理産業、産業排水の処理、及
び原子力発電システムにおけるボイラ給水処理に使用さ
れる。特に、これらフィルタは、処理後に、流体生成物
が非常に純粋でなければならない場合、脱イオンの特定
の基準あるいは化学的構造物に執着しなければならない
場合に使用される。プリコートフィルタは例えば、原子
力発電プラントの凝縮段階に使用される。

プリコートフィルタ素子は、流体生成物が非常に純粋で
なければならない場合、脱イオンの特定の基準あるいは
化学的構造物に執着しなければならない場合に、浮遊粒
子及び化学的及びイオン的汚染物質の両方を含む流体の
処理に使用される。プリコートフィルタのそのような応
用は化学処理産業、産業廃液の処理、及び原子力発電シ
ステムにおけるボイラ給水の処理に見られる。蒸気発生
システムから生ずる蒸気を使用する産業工程は腐食生成
物により汚染された凝縮液を生産する場合がある。凝縮
液あるいは原子力蒸気発電システムのボイラ給水に発生
する汚染物質は前記システムにおける熱伝達装置の腐食
及びスケールの原因となり、熱交換表面を損傷し、その
熱伝達効率を減少させる。次にこれは管の過熱の原因と
なり、管を故障させ、更に装置の損傷、及び場合によっ
ては環境を放射能で汚染させる。原子力蒸気発電システ
ムにおける腐食を防ぐために、水処理は、原水供給の調
節、工程蒸気あるいはタービンからの凝縮液の返送及び
ボイラ水の処理を含まなければならない。

厳格な品質管理を必要とする水処理、及びその中でのプ
リコートフィルタの使用が常識となっている事例は、原
子力発電プラントの凝縮段階である。原子力発電プラン
トの２つの基本タイプは、沸騰水リアクタ及び加圧水リ
アクタである。前記タイプは発電する場合にタービンを
駆動するため、蒸気を発生させるために別の工程を使用
し、異る水質化学を必要とするが、両方とも凝縮液ポリ
ッシャ（condenate polishers）と称される類似の水純
化システムを使用する。沸騰水型反応器において、浮遊
物質が給水システムを通過しリアクタに流入すると、そ
れらは機能低下の原因となり、放射能を帯びることもあ
る。放射能を帯びた粒子が生ずると、それらは費用のか
かる処理問題を発生させ、人間が放射能物質に被曝する
危険を生ずる。加圧水リアクタ内に汚染粒子が存在する
と、熱交換器に応力亀裂の生ずる原因となる。

供給される原水には最初から多くの様々な溶質及び浮遊
物質が含まれているのが通常である。殆どの場合、これ
ら物質は珪素、鉄、銅、カルシウム、マグネシウム及び
ナトリウム化合物を含んでいる。前記金属構成物は通常
は重炭酸塩、炭酸塩、硫酸塩、及び塩基内に存在する。
これら物質の多くは溶液内でイオン化しており、このこ
とは廃液の処理に利益に使用される可能性がある。

前記水は様々な有害汚染物質を幅広く含む可能性がある
ので、それらを除去するために前記水の処理においては
複数の技術を使用するのが普通である。通常は、前記水
は最初に濾過され機械的に大きな浮遊粒子の汚染物質を
除去し、次にイオン交換により金属を除去する。金属除
去の工程は、通常は凝縮液ポリッシングとして知られて
おり、イオン汚染物質のない、理論的に最大の化学的純
度にまで到達可能である。凝縮液ポリッシングは、イオ
ンによりもたらされる電荷のせいで発生する液相と固相
との間の可逆イオン交換を含む。固相は通常は、固体が
流体に接触する時に流体に存在するイオンのために、新
しいイオンに置換するイオン群により飽和となる、イオ
ン交換樹脂を構成する。凝縮液ポリッシング工程におい
ては、イオン交換は２つの方法で汚染された水を処理す
るために使用され得る。つまり、水内のイオン汚染物質
が比較的無害の脱イオン生成物により置換されること、
及び水内のイオン汚染物質が、その分子構造内の中心イ
オンを無害あるいは害の少ないイオンに置き換えられ、
次にそのイオンが流体内にある他のイオンに置換され、
比較的無害の生成物に変換されること、である。第２の
場合においては、例えば、置換イオンが残りのイオン汚
染物質と反応して水を生成する。

ボイラ給水あるいは水蒸気凝縮液を脱イオン化する方法
においては、例えば、水素イオンで飽和した樹脂を含む
１つのタンクを提供してこれを金属陽イオンに交換し、
連続するもう１つのタンク内で水の中の陰イオンに交換
する。各樹脂は、その脱イオン能力が消耗するまで、汚
染物質のイオン交換を継続する。一旦樹脂が消耗する
と、カートリッジタイプの凝縮液ポリッシングシステム
の場合はその樹脂を交換するか、あるいは深床式の脱塩
システムの場合はそのイオン交換能力を回復するまで再
生するかのどちらかである。原子力発電プラントの凝結
段階に使用される凝縮液ポリッシングシステムにおいて
は、例えば、水調節工程の濾過と脱イオンとを同時に実
行するために、プリコートフィルタ素子を備えたフィル
タユニットを使用するのが普通である。このタイプのユ
ニットのフィルタ素子は、隔膜と呼ばれる多孔性の支持
構造を有し、これはプリコートと呼ばれる媒体により被
覆され、これが濾過とイオン交換段階の両方を実行す
る。カートリッジ管タイプの凝縮液ポリッシングシステ
ムにおいては、プリコートは使い捨てであるが、プリコ
ートが粒子汚染物質により閉塞すると（圧力低下により
判明する）、あるいはそのイオン交換能力が消耗すると
（廃液の化学物質により判明する）、逆流洗浄操作によ
り廃棄され、プリコートは隔壁から剥され、システムか
ら洗い流される。次に新しい樹脂プリコートが隔膜に取
り付けられる。

当該応用例に使用される通常の脱イオンフィルタユニッ
ト100は、第１図に図式的に示されている。フィルタユ
ニット100は、取り入れ口102と取り出し口103とを有す
る圧力容器101を備えたハウジングを有している。管シ
ート104はその周辺で前記容器101の内側壁に固定され、
前記容器を低部の低圧室、つまりプリナム105、及び上
部の高圧室106とに分割している。前記取り出し口103は
前記容器の外部とプリナム105とを連絡している。上部
室106は管シート104と前記取り入れ口102を経て容器の
外部と連絡している。

複数のフィルタ素子109は前記上部室106内に配置されて
いる。それぞれのフィルタ素子109は、管シートにある
穴を通る弧立した管111を含む。各フィルタ素子109は管
シート104と、弧立した管111の基部にある座110とによ
り支持されている。各穴はガスケット（図示されていな
い）により限界を画され、管シート104と弧立した管111
との間の封止を提供している。各フィルタ素子109は中
空のコア（図示されていない）と、樹脂プリコートを支
持する多孔性の隔膜112とを備えている。上部室106内の
圧力がプリナム105内の圧力よりも高い場合、多孔性の
隔膜は水を前記コア内へ流入させる。弧立した管111
は、コアから下方へ垂直に伸長しているが、素子109か
らプリナム105へ濾過液が排出する通路として作用す
る。

第１図のフィルタユニット100は、圧力容器101の上部室
106内及び管シート104の上部で、取り入れ口の開口部に
かぶさって、当該プリコートフィルタユニットに通常備
えられた穴のあいたバフル板113を内蔵している。かく
て、水が取り入れ口102を経て上部室へ入ると、その流
れはバフル板113に遭遇し、それを通過して上部室106へ
入る。前記バフル板は特に前記取り入れ口の付近の前記
室の低部の中心部にある渦流を、そして前記室全体の渦
流を減少させるようになっている。

通常プリコートフィルタに使用されている３つの基本的
隔膜は、多孔性のコアを巻く繊維、粗いメッシュ、及び
多孔性の金属カートリッジである。通常は、これら隔膜
は円筒形であるが、あるものは他の形状をしている。繊
維を巻いた多孔性コアの隔膜は通常は、繊維で包まれた
ステンレスの中空のコアからなる。ナイロンあるいはポ
リプロピレンのような重合繊維が使用されるのが普通で
ある。これらの繊維は通常は直径1.6mm（1/16インチ）
であり、隔膜の深さがおよそ1.2mm（1/2インチ）になる
ように前記中空のコアを包んでいる。一旦汚染された水
がプリコートを通って流れると、巻いた繊維の隣接する
糸と糸との間の空間ではなく、繊維にある微小な開口部
を通る傾向がある。粗いメッシュの隔膜は、ポリプロピ
レンメッシュとワイヤメッシュで作られた隔膜を含む。
多孔性の金属カートリッジは通常は微小金属粒子を焼結
したか、又は接着した濾過媒体からなる。粗いメッシュ
の隔膜と多孔性金属カートリッジとは繊維により巻かれ
ている。

これらのフィルタ用のプリコートは通常は、脱イオンさ
れた水の基盤内に浮遊するイオン交換樹脂粒子のスラリ
からなる。この懸濁液は、それを応用する目的に応じ
て、所定の割合の陽イオンと陰イオンとにより構成され
る。

第１図のフィルタユニットの工程は２つの段階に分けら
れる。通常は、各フィルタ隔膜112は、隔膜112の上流表
面上にプリコートを蓄積させるために、取り入れ口102
を経て、バフル板113を通り、フィルタ素子109を経てプ
リコート樹脂スラリの流れを導入することによりプリコ
ートされる。前記樹脂粒子の寸法の分布、流量、及び凝
集剤の割合は、特定のプリコートを達成するように最適
化させる。次にプリコート層は、連続的に循環する脱イ
オンされた水をその工程の流量で簡単にコートされた隔
膜を経て流すことにより、各素子109の隔膜112の表面に
圧縮される。高品質のプリコートは隔膜の全長にわたり
均等な厚さを示し、プリコートあるいは処理サイクル中
に腐食を生ぜず、半径方向にも軸方向にも亀裂がなく、
フィルタユニットハウジング内ですべての隔膜上で均等
な厚さになっている。

水処理の段階の間においては、汚染された水が取り入れ
口102を経て容器101内に流れこみ、多孔性のバフル板11
3を経て上部室106へ入る。水は各隔膜112の表面上の樹
脂プリコートに接触し、半径方向内側へ流れ、最初にプ
リコートを経て次に隔膜112を通過する。水が樹脂プリ
コートを経て流れるにつれて、特別に構成されたイオン
交換樹脂の粒子が、上述の工程により水に含まれた金属
及びその他のイオン汚染物質を除去あるいは変質させ
る。イオン交換プリコートは又、濾過媒体としても作用
し、通常は隔膜112のそれよりも微細な小穴構造を有し
ている。理想的には、粒子汚染物質がプリコートに捕捉
され、隔膜112内への侵入を防ぐことである。処理され
た濾液は次に隔膜112を通過し、フィルタ素子109のコア
へ入り、弧立した管111を通って流れ、プリナム105へ入
り、取り出し口103を経て容器101を出る。

脱イオン処理の間に粒子汚染物質をプリコートが捕捉す
るにつれて、所定の流量を維持することを必要とするフ
ィルタユニット110にかかる圧力差が増加し、濾過処理
の効果がなくなる水準まで到達し、更にイオン交換を継
続していると、このことが水の中の化学物質の変化によ
り判明する。その時点で処理工程は中断され、フィルタ
ユニット100が逆流洗浄処理の対象となり、ユニット内
で水が反対方向に噴射される。消耗したプリコートは各
隔膜112から剥され、逆流によりシステムから排出され
る。次に新しいサイクルが新しいプリコート処理により
開始される。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 この種の公知の脱イオンプリコートフィルタシステムは
いくつかの欠点を有している。通常は、従来技術のプリ
コートフィルタユニットにおいては、フィルタ隔膜112
の均等なプリコートが達成されない。バフル板113があ
るにもかかわらず、容器101の底部の流れには渦がある
のが通常である。この渦流は隔膜の低部全体のプリコー
トの腐食を生ずる。流量を多くすると、渦流は素子109
の全長にわたりプリコートの厚さにむらを生ずる原因と
なる。凝集剤は通常はプリコートスラリに添加され、厚
いが、緩く固まったプリコートの透過層の隔膜全体に形
成するのを増進する。底部に取り入れ口のある形式の容
器においては、フィルタ隔膜の頂部において良好なプリ
コート層を得るために、プリコート段階において高い流
入速度を採用している。流入速度は底部から素子の頂部
に向かうにつれて減少する。速度が最高となっている素
子の底部においては、フロック寸法は非常に小さくなる
傾向にある。素子の中間セクションにおいては、速度は
遅くなりフロック寸法は最適となる。素子の頂部では、
流速が遅くなるため、フロックは大きくなりがちであ
り、大きな寸法のフロックは均等でないプリコートを生
ずる。

従来技術による多くのフィルタユニットは、プリコート
が消耗する前に最大許容圧力差が生じて、逆流洗浄が必
要となるため、効率が悪い。圧力差の限界内では、円筒
形の隔膜の水の流れる領域は制約があるため、高い流量
を維持している間における、円筒形の隔膜のプリコート
内に捕捉可能な汚染物質の量は比較的少ない。樹脂プリ
コートは、粒子により閉塞しても、その脱イオン特性は
消耗しておらず、プリコートフィルタはそれが脱イオン
できるよりも少ない流量を濾過するために使用されてい
る。かくて、圧力差が頻繁に生じて、そのたびに逆流洗
浄を必要とし、使用可能なプリコートが廃棄され、処理
が必要とする放射能廃棄物の量が増加する。

問題点を解決するための手段 本発明は、加圧流体を保持し、流体の取り入れ口を含す
フィルタ素子室を備え、前記フィルタ素子が濾液が流入
する排出空間を有する隔膜を備え、基部キャップが前記
隔膜の下部に配置され、弧立した管が前記隔膜の前記排
出空間に連結され、前記管が前記室を通って濾液を前記
隔膜から流出させ、整流器が前記基部キャップの周囲に
配置され、流体が前記取り入れ口と前記隔膜との間の流
路を通過させるようになされたプリコートタイプのフィ
ルタユニット用のフィルタ素子を提供する。

本発明は更に、加圧流体を保持し、流体の取り入れ口を
含むフィルタ素子室を備え、前記フィルタ素子が濾液が
流入する排出空間を有する隔膜を備え、整流器が、前記
隔膜を取り巻きかつ前記隔膜と同軸である壁を有し、前
記壁が流体を流す開口部を有し、開口部の領域と壁の領
域との間の割合が前記素子の軸の長さに沿って変化し、
流体の流れを所定の方式で前記隔膜に分配するようにな
されたプリコートタイプのフィルタユニット用のフィル
タ素子を提供する。整流器あるいは流体分配器あるいは
その両方を含むプリコートフィルタ素子は、従来のフィ
ルタ素子よりもずっと長い寿命と高い効率を提供する。
前記整流器は前記フィルタ隔膜の底部における渦を減少
させる。前記分配器は、前記隔膜の表面のフィルタ素子
に沿って軸方向に流体の成分を大幅に拡散し、前記フィ
ルタ素子の全長にわたり流体密度が均質になることを増
進する。前記整流器と前記分配器とは、以下にその詳細
が記述されるが、独立にあるいは組み合わせて使用可能
である。

改良されたフィルタ素子が、プリコートフィルタユニッ
トハウジングの底部取り入れ室内の弧立した管により支
持されているところでは、前記整流器はフィルタ素子隔
膜の底部の周囲に配置可能である。前記整流器は渦流を
減少させ、かくてプリコート段階及び処理段階の両方で
プリコートの腐食を減少あるいは排除し、プリコートの
厚さが不均等、従ってプリコートの消耗及び閉塞の不同
性のために必要とされる逆流洗浄の回数を減少させ、プ
リコートを行う時間を減少させる。整流器は更に、樹脂
プリコートスラリ内の過大なフロックを減少させて、プ
リコートの不均質を減少させる。

流体分配器は前記隔膜の全長にわたり均等な流量を提供
する。流体の分配を制御することにより、フィルタ素子
の低部のプリコートの腐食を減少させ、プリコート処理
の間、フィルタ素子の隔膜の全長にわたり、均質なプリ
コートを維持し、プリコートの均等な消耗を保証してプ
リコートの寿命を延長させる。

本発明のこれらの視点に従えば、プリコートフィルタ素
子は、改良された効率と改良された濾過品質とを提供す
ることが開示されている。

実 施 例 第２図は、プリコートフィルタユニットの１つの素子が
ハウジング２内に封入された状態の、本発明を実施した
標準的プリコートフィルタ素子を示している。標準的実
施例のプリコートフィルタ素子は多孔性金属コア20と同
軸に取り付けられた隔膜10からなる。コア20は、その内
部に排出空間を形成する、多孔性の円筒形壁24を備えて
いる。コア20は基部キャップ30に取り付けられている。
弧立した管40は基部キャップから垂直に下方に伸長し、
前記排出空間と流体連絡している。ほぼ円環形の整流器
50は、基部キャップ30と弧立した管40とを取り巻いてい
る。流体分配器60は隔膜10を取り巻いている。

多孔性の円筒形金属コア20は適当な素材から製造可能で
あり、例えばステンレス鋼がある。コア20は２つのキャ
ップ、上端キャップ35と基部キャップ30とを有してい
る。上端キャップ35は前記コア上端に配置され、基部キ
ャップ30は前記コアの低部端に配置されている。これら
キャップは溶接あるいは例えば樹脂接着のようなその他
の適当な接着技術により円筒形のコア壁24に固定接着さ
れる。事例にある好ましい実施例においては、隔膜10は
長手方向にプリーツのある形状であるが、例えば円筒形
のようなその他の便宜な形状とすることが可能である。
周辺のバンド80は前記隔膜の垂直長さに沿って間隔を置
いてプリーツの周囲を包んでおり、曲げ応力に対してプ
リーツを支持している。これらのバンドは適当な素材で
良く、例えばステンレス鋼がある。前記バンドは例えば
押し合わせのような適当な方法によりプリーツチップに
取り付けられる。隔膜素材の例は、ナイロンあるいはポ
リプロピレンのような織布状の重合繊維、Pall Corpora
tionのPMMのような微細メッシュの多孔性金属薄膜、焼
結織布のワイヤメッシュであるSupramesh,Rigimesh、及
び繊維金属などがある。PMM、Supramesh,RigimeshはPal
l Corporationの登録商標である。

改良されたプリコートフィルタ素子の好ましい実施例
は、取り入れ口102の付近でフィルタ室に向かう流れの
渦を減少させる整流器50を備えてなる。整流器は、プリ
コート処理サイクルにおける樹脂スラリの流入と、濾過
及び処理工程における汚染流体の流入との両方の場合
に、プリコートの腐食を防ぐことにより、プリコートの
均質性を保持する。整流器は又、流入する樹脂スラリの
大きな凝集を防ぐのに役立つ。

第３図は整流器50の２つの実施例を示している。第3a図
にあるように、整流器50は数個のランダムに重ねられた
織布メッシュスクリーンの層52からなっている。第２図
の好ましい実施例においては、フィルタ素子はほぼ環状
の形状であり、従って、これらメッシュ層は円盤状であ
る。上述のように、描かれた環状の形状は本発明を限定
するものではないため、ワイヤメッシュ層は特定のフィ
ルタユニットに適当な形状を採用可能である。通常は応
用例においては、例えば前記円盤は直径0.81mm（0.32イ
ンチ）のワイヤで製造される。ここでは垂直に６層が重
ねられ、その厚さは合計1.0cm（0.4インチ）である。例
示の整流器においては、円盤状の層52はフィルタの弧立
した管40の周囲を取り巻き、弧立した管111と流体分配
器60との間の環状の空間を満たしている。代替例として
は、ワイヤメッシュ整流器50が、上述の実施例において
使用されているような、２つの織布ワイヤメッシュスク
リーンの層の間に挟まれたニットメッシュスクリーンの
束を備えている。そのような整流器50の実施例は第3b図
に示されている。通常の応用例においては、ニットメッ
シュは１インチあたり４本のワイヤを有して構成され、
前記ワイヤは直径0.25mm（0.01インチ）である。

第3a図のワイヤメッシュの重なりは、空間の割合が高い
ワイヤスクリーンからなることが好ましい。重なったワ
イヤの糸の不規則性により、かつ前記重なり内の前記糸
の間に生ずる空間の不規則性により、らせん状の流路が
前記メッシュ内に生じ、渦流を緩やかにする効果がそこ
を通る流体に生ずる。流体に生ずる渦は減少し、整流器
の存在により明白に均質となり、隔膜10に既に形成され
たプリコートを侵食することが少なくなる。樹脂スラリ
からなる隔膜の最初のプリコートの間、整流器50は又、
スラリ流の中の大きな凝集を粉砕し、その結果更に均質
なプリコートが形成されるのに役立つ。

第２図にある好ましい実施例の隔膜10はプリーツのある
形状であるが、本発明の整流器は、例えば円筒形の隔膜
のようなその他の形状の隔膜により、利益に使用可能で
もあることは当業者には容易に理解される。同様に、前
記整流器は、例えばドリルあるいはパンチによりあけら
れた通路を有する金属板あるいは束ねられた管からな
る、その他の素材により製造されることも可能である。

例示の実施例においては、整流器のワイヤパック50は、
渦巻く流入流体の通路内の隔膜10の下方に所定の間隔で
配置され、前記流入流体により生じている渦流により最
も敏感に腐食されるプリコートの最も下の部分を保護し
ている。本発明の好ましい実施例のフィルタ素子は、上
述の実施例の２つの整流器のどちらかが、流体分配器の
基部において、前記隔膜の底部の下方2.5〜10cm（１〜
４インチ）に配置された場合に最も良く作動する。たと
え整流器及び分配器が前記隔膜の直下に置かれた場合で
も、前記整流器は比較的低い流速で十分作動する。しか
しながら、流速が増加するにつれて、隔膜の底部に近い
プリコートの腐食が生ずる可能性がある。整流器がフィ
ルタ隔膜の下方2.5cm（１インチ）に配置された場合、
流体条件及びプリコートの構成要素に関係なく、プリコ
ートの腐食はほぼ発見されない。実験によれば、隔膜の
底部と整流器との間の間隔が10cm（４インチ）の場合、
流体条件及びプリコートの構成要素に関係なく、ほぼ十
分であることが確認されている。この間隔は、実際のハ
ウジングの配置が許す限り、15cm（６インチ）以上にす
ることにより、更に腐食から十分保護することができ
る。あるいは同時に起こる圧力低下が新しく設計された
ハウジングに受容可能な場合にも同様である。第２図に
示された実施例においては、整流器50はほぼ環状であ
り、フィルタ基部30を取り巻き、半径方向外側に伸長し
て流体分配器60の内側表面に接触している。整流器が、
分配器が使用されていない第１図にあるような複数の素
子フィルタハウジングに使用可能であることは、当業者
には明白である。

流体分配器60は第２図にあるプリコートフィルタ素子の
好ましい実施例の隔膜10を取り巻き、流入する流体を所
定の方式により前記隔膜の全長にわたり分配する。流体
分配器は、ほぼ隔膜を封入する壁を備えてなる。前記壁
は、前記隔膜の長さ全体にわたる一定比率の寸法で変化
する開口部を有する。前記開口部が流体の隔膜への流入
を許す一方で、前記壁は前記室から前記隔膜への流体の
流入をほぼ遮断する。前記隔膜の長さ全体におけるその
部分の流体分配は、前記隔膜の全長にわたり、前記分配
器の壁の全表面に対する開口部のその部分の割合を変化
させることにより決定される。

第２図にあるように、好ましい実施例の流体分配器60
は、隔膜10のほぼ全長にわたり伸長するらせん状のバフ
ルを備えてなる。例示された実施例においては、例えば
らせん状のバフル拡散器60はらせん状に巻かれた金属バ
ンドからなり、隔膜10の周囲に配置された４つのスペー
サロッド90により所定の位置に保持されている。更に、
例えば前記分配器の表面は円筒形ではなく、楕円形ある
いは八角形でも良い。例示された実施例のらせん状のバ
ンドは隔膜10を取り巻く円筒形の表面を形成し、前記素
子の全長に沿って円筒形の表面の開口部表面領域の割り
合いを変化させるように可変ピッチにより巻かれてい
る。

前述のように、第２図に示されているように、らせんバ
フル拡散器60の円筒形の内側表面は整流器50の外側表面
に密接している。これら表示は例えば溶接のような適当
な手段により接着されている。らせんバフル拡散器60の
金属バンドは前記バンドの幅と同じピッチで巻くことが
可能であり、それにより前記素子の低部において、隣接
するバンドの巻きが相互に接触し、これにより閉鎖した
障壁を形成して、隔膜に半径方向に流体が流入するのを
妨げる。例えば、通常の応用では、隔膜10の最初の15cm
（６インチ）はらせん状バフル拡散器60で完全に閉鎖し
て開口部をなしにすることができる。プリコート工程の
間に、これにより整流器50を通過する流体を流入させて
隔膜の基部をプリコートすることが可能である。整流器
50を迂回する流体の部分はこの低部を超えて隔膜10の全
長にわたり分配される。

所定のバンド巻きの任意の点から次の巻きの対応する点
までの長手方向の距離により形成されるらせんピッチ
は、このようにして軸に沿って距離を変化させる。例え
ば、1.3cm（0.5インチ）バンドが使用され、最初の15cm
（６インチ）が1.3cm（0.5インチ）ピッチによるバンド
巻きにより完全に封鎖され、次の0.75から1.5m（30〜60
インチ）が、1.3cm（0.5インチ）から3.8cm（1.5イン
チ）ピッチまで次第に増加することにより開口部が形成
され、素子の残りの部分が3.8cm（1.5インチ）ピッチで
巻かれる。前記隔膜の低部に沿った閉鎖部分の長さは、
例えばおよそ10cm（４インチ）から20cm（８インチ）の
範囲であり、上部の開口部64の寸法を決定する要素とな
る。前記らせんバンドの幅の実用的範囲は、例えば6.35
mm（0.25インチ）と2.54cm（1.0インチ）の間である。
更に、前記らせんピッチがこれを超えて変化することも
可能である。しかしながら、このことが本発明を限定す
ることはなく、前記バンドのらせんピッチは様々な基準
に基き変更可能である。例えば、前記ピッチは直線的
に、あるいは所定の方式により表面領域全体に対する割
合を変化させる一定の多項式に従い変化させることも可
能である。第４図は、当該らせんバンドの流体分配器の
全長に沿って、円筒形表面領域に対して相対的な開口部
領域の量を増加させる事例の図式的表現を示している。

実験によれば、本発明の実施例のプリコートフィルタ素
子は、重大な圧力低下を生ずることはなく、逆流洗浄に
より十分な清浄効果を示している。同時に実験によれ
ば、非常に均質な樹脂プリコートが隔膜の全長にわたり
得られ、処理段階の間の腐食が劇的に減少しあるいは排
除される。

らせんバフル分配器以外の形状でも、同様に使用可能で
ある。例えば、分配器の壁は、リングにより、隔膜及び
コアと同軸に形成し、その間に間隔を置いて長手方向に
所定の流体領域を提供し、あるいは多孔性のシリンダを
備えることが可能である。

第５図は、本発明のその他の整流器50を構成する実施例
である。この実施例においては、第３図のそれに類似の
ワイヤニットメッシュフィルタが、隔膜10の底部周辺に
らせん状に巻かれ、隔膜10の下方にある弧立した管40ま
で下がっている。例示された実施例においては、弧立し
た管40上に巻かれたワイヤの厚さは、隔膜10の上に巻か
れたものと外径が同じになるように巻いてある。例え
ば、隔膜10上のらせん巻きの厚さは、6.3mm（0.25イン
チ）から7.6mm（0.3インチ）であり、隔膜10に沿って上
方へ20cm（８インチ）あるいはそれ以上に伸長し、ある
いは弧立した管40に沿って更に下方へ5cm（２インチ）
あるいはそれ以上に伸長可能である。ワイヤメッシュ外
皮の厚さは、例えば6.3mm（0.25インチ）から7.6mm（0.
3インチ）まで、ハウジングの外径と、複数の素子ハウ
ジング内のフィルタ素子の隔膜と隔膜との間の間隔に従
い変更可能である。本実施例の整流器50のニットワイヤ
メッシュ外皮は、適当な素材で製造可能であり、例え
ば、金属、ポリプロピレン、ナイロン、あるいはその他
の重合体がある。織布ワイヤ、射出プラスチックメッシ
ュ、あるいは打ち抜き金属あるいは十分高い空間割合を
有するプラスチック、及び十分小さな穴寸法のプラスチ
ックも又使用可能である。ワイヤの直径、ユニット全長
あたりのワイヤの数、及び外皮の空間の割合は適当な組
み合わせにより変更可能である。

らせんメッシュ外皮の３次元の形状、高い空間容積、及
び表面の粗さは、プリコート処理工程の間に、隔膜10の
底部において、厚い、均質の樹脂プリコートを提供する
助けとなり、隔膜10の全長にわたりほぼ均質なプリコー
トを提供する助けとなる。

整流器50のこの実施例においては、第２図の整流器−流
体分配器の組み合わせの実施例に比較して、非常に費用
効果が高い。このらせん状に包んだ設計は、ハウジング
の外径あるいはその他の設計上の制約が第３図の実施例
にある整流器を採用することを許さない場合に推奨さ
れ、経済的理由により、第２図の組み合わせの整流器−
流体分配器の組み合わせの採用を許さない場合に推奨さ
れる。PALLのPMM250に関する実験によれば、この実施例
により、流量が1m²につき、2.7リットル／秒（１平方フ
ィートにつき、４ガロン／秒）にまで処理条件が増加し
た場合に、部分的プリコート腐食がワイヤメッシュの場
合は発生するが、十分なプリコートが残存して、隔膜の
底部が、濾過−脱イオン工程の間に処理される汚染物質
にさらされるのを防いでいる。セルロース繊維の外側層
が樹脂プリコートの頂部に応用されると、部分的には処
理工程の流量で重大とは言えない外側層の腐食が生ずる
が、前記外側層の厚さはほぼ隔膜の全長にわたり均等で
ある。らせん状に包まれたニットメッシュを使用して、
PALL Profile 400につき実行された実験によれば、良好
な均質なプリコートが形成され、処理される流量におい
て隔膜の低部には重大とは言えない腐食が生ずるのみで
ある。このようにして、満足すべき腐食制御が本発明の
整流器の実施例により得られ、このらせん状に包まれた
整流器は、第２図及び第３図の実施例の整流器がそうで
あるように、樹脂プリコート工程の間に重大な脱凝集
（粒子の拡散）が生じない。

本発明の実施例であるプリコートフィルタ素子が例示さ
れたが、もちろん、本発明はこれに限定されるわけでは
ない。修正は当業者には、特に先進技術に照らせば、明
白である。そのため、本発明の本質的特徴を含み、ある
いは本発明の精神及び範囲を含む修正はすべて本発明の
請求項により考察されている。

本発明の実施態様は以下の通りである。

1.加圧流体を保持し、流体の取り入れ口を含み、その中
にフィルタ素子が配置されるフィルタ素子室を備えたプ
リコートタイプのフィルタユニットにおいて用いられる
フィルタ素子であって； 濾液がその中に流入する排出空間を有する隔膜（10）； 前記隔膜（10）の下方に配置されている基部キャップ
（30）； 前記隔膜（10）の前記排出空間に連結され、前記フィル
タ素子室を通って濾液を前記隔膜（10）から流出される
弧立した管（40）；及び 前記基部キャップ（30）の周囲に配置され、前記取り入
れ口と前記隔膜（10）との間で流体の流路を横断してい
る整流器（50）； を有することを特徴とする上記素子。

2.前記整流器（50）がメッシュを含む上記第１項に記載
のフィルタ素子。

3.前記メッシュが織布ワイヤメッシュスクリーンの層か
らなる上記第２項に記載のフィルタ素子。

4.前記メッシュが、織布ワイヤメッシュスクリーンの第
１及び第２層の間に挟まれたニットメッシュスクリーン
を備えてなる上記第２項に記載のフィルタ素子。

5.前記メッシュがワイヤニットメッシュの外皮を含む上
記第２項に記載のフィルタ素子。

6.前記メッシュが高分子材料からなる上記第２項〜第５
項のいずれかに記載のフィルタ素子。

7.前記弧立した管（40）が前記基部キャップ（30）を経
て前記隔膜（10）の前記排出空間に連結され、前記整流
器（50）が前記基部キャップ（30）から前記弧立した管
（40）の少なくとも一部分まで軸方向に伸長している上
記第１項〜第６項のいずれかに記載のフィルタ素子。

8.整流器（50）の頂部が前記隔膜（10）の底部から下方
に少なくとも2.5cm（１インチ）の間隔を置いて配置さ
れている上記第１項〜第７項のいずれかに記載のフィル
タ素子。

9.整流器（50）の頂部が隔膜（10）の底部から下方に、
2.5〜10cm（１〜４インチ）の範囲で間隔を置いて配置
されている上記第８項に記載のフィルタ素子。

10.前記整流器（50）が隔膜（10）の少なくとも一部分
に沿って基部キャップ（30）から軸方向に伸長している
上記第１項〜第７項のいずれかに記載のフィルタ素子。

11.前記整流器（50）が円筒形であり、均等な直径であ
る上記第１項〜第10項のいずれかに記載のフィルタ素
子。

12.前記弧立した管（40）が前記基部キャップ（30）を
経て前記隔膜（10）の前記排出空間に連結されている上
記第１項〜第６項のいずれかに記載のフィルタ素子。

13.更に、前記隔膜（10）内に同軸に配置され、上端
と、低部端と、濾液を前記排出空間へ流入させる多孔性
の壁（24）とを有する円筒形のコア（20）を有し、前記
基部キャップ（30）が前記コア（20）の低部端に配置さ
れ、前記弧立した管（40）が前記基部キャップ（30）を
経て前記隔膜（10）の前記排出空間へ連結されている上
記第１項〜第６項のいずれかに記載のフィルタ素子。

14.加圧流体を保持し、流体の取り入れ口を含み、その
中にフィルタ素子が配置されるフィルタ素子室を備えた
プリコートタイプのフィルタユニットにおいて用いられ
るフィルタ素子であって； 濾液がその中に流入する排出空間を有する隔膜（10）； 前記隔膜（10）とほぼ同軸でこれを取り巻く壁を有する
分配器（60）を有し；前記壁はそれを通って流体が流れ
ることのできる開口部を有し、開口部の面積と壁の面積
との間の割合が前記素子の軸の長さに沿って変化して流
体の流れを所定の方式で前記隔膜に分配するようになさ
れている； ことを特徴とする上記素子。

15.前記流れ分配器の壁が、ほぼ円筒形であり、前記素
子の前記軸に沿って軸方向にらせん状に伸長しているら
せんバンドを有しており、前記らせんバンドが前記素子
の軸に沿って変化しているピッチを有して、前記円筒形
の壁の全表面に対し開口空間の割合を画定するようにな
されている上記第14項に記載のフィルタ素子。

16.更に、 前記隔膜（10）内に同軸に配置され、上端と、低部端
と、濾液を前記排出空間に、続いてコア（20）の端に流
入させる多孔性の壁（24）とを有する中心コア（20）； 前記隔膜の下方にある前記コア（20）の低部端に配置さ
れている基部キャップ（30）； 基部キャップ（30）から下方へ伸長し、前記室の低部端
を通過して、濾液を前記中央排出空間から排出する弧立
した管（40）；及び 前記基部キャップ（30）の周りに配置され、前記流体取
り入れ口と前記隔膜（10）との管の流体の流路を横切っ
ている整流器（50）； を有する上記第14項又は第15項に記載のフィルタ素子。

17.前記整流器（50）が、流れ分配器の壁の内側表面内
に形成されたほぼ環状の空間を横切っている上記第16項
に記載のフィルタ素子。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるプリコートフィルタユニット
の、半分は断面図を示す図式図、第２図は本発明のプリ
コートフィルタ素子の好ましい実施例の破断見取図、第
３図は本発明の整流器の２つの代替的実施例の詳細な断
面図、第４図は本発明の流体分配器の表面全体の開口領
域の可能な分配を示す図式図、第５図は１つのフィルタ
素子内の本発明の整流器を備えた実施例の見取図。 １……プリコートフィルタ素子、２……ハウジング、10
……隔膜、20……多孔性金属コア、24……多孔性円筒形
壁、30……基部キャップ、35……上端キャップ、40……
弧立した管、50……整流器、60……流体分配器、らせん
バフル拡散器、64……上部開口部、80……周辺バンド、
52……円盤形層、90……スペーサロッド、100…脱イオ
ンフィルタユニット、101……圧力容器、102……取り入
れ口、103……取り出し口、104……管シート、105……
低圧室（プリナム）、106……高圧室、109……フィルタ
素子、110……座、111……弧立した管、112……多孔性
隔膜、113……バフル板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧流体を保持し、流体の取り入れ口を含
   み、その中にフィルタ素子が配置されるフィルタ素子室
   を備えたプリコートタイプのフィルタユニットにおいて
   用いられるフィルタ素子であって； 濾液がその中に流入する排出空間を有する隔膜（10）； 前記隔膜（10）の下方に配置されている基部キャップ
   （30）； 前記隔膜（10）の前記排出空間に連結され、前記フィル
   タ素子室を通って濾液を前記隔膜（10）から流出される
   弧立した管（40）；及び 前記基部キャップ（30）の周囲に配置され、前記取り入
   れ口と前記隔膜（10）との間で流体の流路を横断してい
   る整流器（50）； を有することを特徴とする上記素子。
2. 【請求項２】更に、前記隔膜（10）内に同軸に配置さ
   れ、上端と、低部端と、濾液を前記排出空間へ流入させ
   る多孔性の壁（24）とを有する円筒形のコア（20）を有
   し、前記基部キャップ（30）が前記コア（20）の低部端
   に配置され、前記弧立した管（40）が前記基部キャップ
   （30）を経て前記隔膜（10）の前記排出空間へ連結され
   ている請求項１記載のフィルタ素子。
3. 【請求項３】加圧流体を持し、流体の取り入れ口を含
   み、その中にフィルタ素子が配置されるフィルタ素子室
   を備えたプリコートタイプのフィルタユニットにおいて
   用いられるフィルタ素子であって； 濾液がその中に流入する排出空間を有する隔膜（10）； 前記隔膜（10）とほぼ同軸でこれを取り巻く壁を有する
   流れ分配器（60）を有し；前記壁はそれを通って流体が
   流れることのできる開口部を有し、開口部の面積と壁の
   面積との間の割合が前記素子の軸の長さに沿って変化し
   て流体の流れを所定の方式で前記隔膜に分配するように
   なされている； ことを特徴とする上記素子。
4. 【請求項４】更に、 前記隔膜（10）内に同軸に配置され、上端と、低部端
   と、濾液を前記排出空間に、続いてコア（20）の端に流
   入させる多孔性の壁（24）とを有する中心コア（20）； 前記隔膜の下方にある前記コア（20）の低部端に配置さ
   れている基部キャップ（30）； 基部キャップ（30）から下方へ伸長し、前記室の低部端
   を通過して、濾液を前記中央排出空間から排出する弧立
   した管（40）；及び 前記基部キャップ（30）の周りに配置され、前記流体取
   入れ口と前記隔膜（10）との管の流体の流路を横切って
   いる整流器（50）； を有する請求項３記載のフィルタ素子。