JPH11513310A - 動的渦フィルタアセンブリおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルタの表面で流体せん断層を与え、ろ過を向上させるための回動可能なフィルタハウジングを有する動的渦フィルタアセンブリ。動的渦フィルタアセンブリは、複数の静止ディスクタイプのフィルタ・エレメントの表面に隣接する流体せん断境界層を与えるために、回動可能なフィルタハウジングを用いる。流体せん断境界は、揚力を生成し、これによって、あるサイズの粒子状かつ／またはコロイド状物質がフィルタ・エレメントの表面に接触するのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】 動的渦フィルタアセンブリおよび方法発明の背景 １．発明の分野 本発明は、フィルタアセンブリおよび方法、より詳細には、処理流体（proces s fluid）を回転させることにより、フィルタ（layers）の表面に流体せん断境 界層（fluid shear boundary layers）を発生（developing）させる動的渦（dyn amic swirl）フィルタアセンブリと、向上したろ過（フィルタ）性を与える方法 に関する。 ２．従来技術の説明 ろ過装置は、一つ以上の流体の成分を他の成分から分離するために使用される 。ここで用いるように、用語「流体」は、液体、および実質的に液体として挙動 する気体および液体、あるいは液体および固体の全ての混合物を含む。このよう な装置において実施される共通のプロセスは、古典的なろ過、ミクロろ過、限外 ろ過、逆浸透、透析、電気透析、浸透蒸発（pervaporation）、水分離（splitti ng）、篩い分け（sieving）、アフィニティ分離、アフィニティ精製、アフィニ ティ収着（sorption）、クロマトグラフィ、ゲルろ過、および細菌学的ろ過を含 む。ここで用いるように、用語「ろ過」は、上記の全ての分離プロセスに加えて 、一つ以上の流体の成分を、該流体の他の成分から分離するフィルタを利用する 他の如何なるプロセスをも含む。 事実上全てのろ過システムにおける共通の問題は、フィルタ、例えば、透過膜 （permeable membrane）の目詰まりや汚損（fouling）である。フィルタの供給 側ないし上流部に隣接した流体層から該フィルタを通る浸透透過は、バルクの処 理流体とは異なる組成を有する物質層を、フィルタの供給側に隣接して、あるい はその上に残す。この層は、その組成のために、フィルタを通過しようとする構 成物のフィルタの浸透側への輸送を妨げ、または、フィルタに付着したり、フィ ルタの孔をふさぐ可能性のある物質を含み、フィルタを汚損することになる。従 って、単位時間当たりフィルタを通過する物質輸送（mass transport）、すなわ ち、 流量（flux）が減少し、フィルタの成分分離能力は悪影響を受けることになる。 フィルタの表面に隣接し、フィルタの表面に平行な高速せん断流の状態にある 流体層は、処理流体に含まれる混在物（contaminant matter）に揚力が作用する ことによってフィルタの汚損を最小限に食い止める傾向にあることは良く知られ ている。基本的に、混在物に揚力が作用すると、フィルタを通る障害の無い流路 が維持されてフィルタの汚損を減らす傾向にある。換言すれば、フィルタの表面 上や表面近くに混在物が全く無いか、ほとんど無い場合には、処理流体はフィル タ内に直接流れ込み、そこから不要な成分が除去される。この不要な成分はフィ ルタを結局は汚すことになるが、処理流体内の大きな成分は、フィルタをより早 く汚すことになる傾向にあるが、流体内で留まったままの状態になる。従って、 フィルタ寿命は長くなり、透過流速は改善される。 本質的に、フィルタ、交差流（cross flow）フィルタシステム及び動的フィル タシステムの表面にせん断層を発生させるために、現在二つの技術的なカテゴリ が、用いられる。交差流システムでは、高容積流体はフィルタ表面、ことによる とフィルタハウジングの内面で囲まれた流路を通って移動させられ、これにより 必要なせん断流を発生させる。簡単に述べると、処理流体は、境界層を分裂させ たり逆混合させるのに充分な高速でフィルタの上流面を上下に動かす。 交差流フィルタシステムに共通の固有の弱点は、フィルタの入口と出口の間に 重大な圧力降下が生じ、この圧力降下の増加に伴い、せん断速度が増加すること である。特に、このフィルタシステムに流入する処理流体は高速にするために大 きな圧力を受けている。しかし、一旦、処理流体がフィルタシステムを構成する フィルタ・エレメント上で分散されると、圧力は急激に減少する。フィルタ・エ レメント上のこの圧力の減少は膜横断（transmembrane）圧力、すなわち、フィ ルタ・エレメントの上流側と下流側の間の圧力差を不均一なものにする。膜横断 圧力が不均一だとフィルタ・エレメントの汚損を不均一に形成することになる。 高い処理流体圧力を受ける特定領域において多くの混在物が堆積するので、不均 一な汚損が発生する。フィルタ・エレメントのある特定領域が他の領域よりも急 速に汚れるので、フィルタの寿命や効率が減少し、これにより膜横断圧力の不均 一性が大きくなり、優先的な汚損が増えることになる。従って、フィルタの性能 を 改善するためのメカニズム、すなわち、高せん断速度は副産物、すなわち、フィ ルタの性能を低下させるおそれのある高い圧力降下をもたらす。さらに、交差流 フィルタシステムでは、ろ過速度に比べて高い供給速度が、多くのプロセスにお いて望ましくないシステムを通る多くの供給循環系統を必要とする。 動的フィルタシステムは、圧力差よりもむしろ移動面を通るせん断流を生成す るようにパワーを供給することによって、交差流フィルタシステムに関連した過 剰な圧力差の問題を克服するものである。動的フィルタシステムは種々の構造の ものがある。広く用いられる構造には円筒装置とディスク装置の二つがある。こ れらの二つの構造の各々において、設計の面で色々な変更が存在する。円筒装置 では、円筒フィルタ・エレメントが同心シェル、つまり、フィルタハウジング内 に置かれる。せん断層はフィルタ・エレメントと前記シェルの間の間隙内にフィ ルタ・エレメントか、シェルのどちらかを共通軸の回りに回転させることにより 作られる。せん断速度は角速度とフィルタ・エレメント半径の両方が増えると増 加する。逆に、せん断力は、フィルタ・エレメントとシェル間の隙間が増加する と減少する。従って、高いせん断速度ゆえに非常に効率的な円筒フィルタシステ ムは、製作し難い小さな間隙か、フィルタ容器内部に納められたフィルタ表面積 を制限する大きな半径かのどちらかを持つ必要がある。 ディスク装置では、一組の不透過ディスクと交互にされた一組の平行フィルタ ディスクは共通軸に沿って一列に並べられ、フィルタハウジング内に置かれる。 これらの装置では、せん断流はフィルタディスクを回転させるか、あるいは、不 透過ディスクを回転させるかによって作られる。ディスク装置は交差流円筒装置 の不利な点をいくつか克服するが、設計が複雑になる。流体流路に障害を設けず に、すなわち、隣接ディスク間の距離を大きくせずに、ディスクを機械的に充分 に支持することは設計上非常に難しい。ディスク間の大きな距離、すなわち間隙 は、装置全体を大きくし、さらにフィルタ表面の上流側や入口で流体が制限を受 けることが増える、つまり、停滞する流体の容積が増えるので、望ましくない。発明の要約 この発明を具現化する動的フィルタアセンブリおよび方法は従来技術における 多くの制限を克服するものである。 本発明の一つの側面によると、動的渦フィルタアセンブリはハウジング、処理 流体入口、透過物出口、前記フィルタ内に組込まれた少なくとも一つの静止フィ ルタ・エレメント及び、前記静止フィルタ・エレメントの回りに組込まれ、回転 軸を規定する回転可能壁で構成される。処理流体入口は処理流体をハウジング内 に注ぎ、透過物出口はハウジングから広げる。静止フィルタ・エレメントは処理 流体入口に通じる第一面と、透過物出口に通じる第二面とを有するフィルタを有 する。このフィルタの第一面は通常、回転軸に対し垂直であり、回転可能壁はフ ィルタの第一面を横切って処理流体を回転させるように配置され、それによって フィルタの第一面にせん断境界層を作る。 本発明の別の側面によると、動的渦フィルタアセンブリは、回転軸を規定する 回転可能側壁を有するハウジング、処理流体入口、透過物出口及び、ハウジング 内部に同心状に配置された静止フィルタ積層アセンブリとから成る。処理流体入 口は処理流体をハウジング内に向かわせ、透過物出口は透過物をハウジングから 向けさせる。静止フィルタ積層アセンブリはフィルタ積層ポストと、回転可能側 壁の回転軸に対し、実質的に垂直なフィルタ積層ポストに取り付けられた少なく とも一つのフィルタ・エレメントとを有する。このフィルタ・エレメントは、片 側で処理流体入口に、他方の側で透過物出口に通じている少なくとも一つのフィ ルタを有する。回転可能側壁はフィルタの表面にせん断境界層を作る処理流体に 角運動量を与える。 さらに、本発明の別の側面によると、ろ過特性を高める方法は、処理流体をフ ィルタ・エレメントを含むハウジング内に注ぎ、所定の角速度でフィルタ・エレ メントの表面に垂直に配置された壁を回転させる工程から成る。この壁を回転さ せることは、フィルタ・エレメントの表面にせん断速度を生じさせる処理流体に 角運動量を与えることになる。さらに、この方法はフィルタ・エレメントから透 過物をポート（porting）する工程から成る。 また、この発明を別の面から見ると、動的渦フィルタアセンブリはハウジング 、処理流体入口、透過物出口、少なくとも一つの静止フィルタ・エレメント及び 、ハウジング内に配置された回転可能軸とから成る。処理流体入口は処理流体を ハ ウジング内に注ぐように配置され、透過物出口はハウジングからの透過物を広げ るように配置される。静止フィルタ・エレメントはハウジング内に配置され、処 理流体入口に通じる第一面と透過物出口に通じる第二面とを有するフィルタを有 する。回転可能軸は静止フィルタ・エレメントと協働的に（cooperatively）配 置され、フィルタの第一面を横切って処理流体を回転させることを含む。前記回 転可能軸は、フィルタ・エレメントを横切って（across）伸びる構造がない。 本発明の代表的な動的渦フィルタアセンブリは、積み重ねられ、実質的に並列 に配向された一組のディスク形状フィルタ・エレメントで構成されるのが好まし く、処理流体は回転ハウジングすなわち回転中心軸によって静止フィルタ・エレ メントを通り越して回転する。粒状物及び／あるいはコロイド物質すなわち、フ ィルタ・エレメントの表面から離れて処理流体内部に含まれる混在物を持ち上げ るのに必要なせん断力は、フィルタ・エレメント間に交互に置かれた回転フィル タ・エレメントすなわち回転不透過ディスクによるよりもむしろ、回転ハウジン グによって、あるいは代わりに回転中心軸によって与えられる。回転可能ハウジ ングは、処理流体がハウジングの内面上の隆起（raised）構造間に閉じ込められ たり、沈滞しないように平滑な内面を有する。一方で、ハウジングの内面は、次 に説明するように、運動量変換を容易にする隆起構造である。せん断は粘性摩擦 によりフィルタ・エレメントの表面に生じ、幾つかの対になった隣接フィルタ・ エレメント間の領域に入る流体の角運動量を分散させる。ハウジングの場合では 、回転可能中心軸は処理流体に接触する平滑な表面、あるいは隆起構造をしてい る。 本発明の代表的な動的渦フィルタアセンブリおよび方法は改良された浸透流速 により流体ろ過特性を高める。ろ過特性を高めるには、処理流体内に含まれる所 定寸法の粒状物及び／あるいはコロイド物質がフィルタ・エレメントのフィルタ 媒質上に堆積されるのを防ぐことにより達成される。従って、フィルタ媒質の汚 れや目詰まりは著しく減少し、浸透流速を改善できる。さらに、それによってフ ィルタ・エレメントの有功寿命は増加し、クリーニングと交換の間隔をより長く できる。 代表的な動的渦フィルタアセンブリは、フィルタ・エレメントを固定したまま 、フィルタハウジングを回転させ、せん断力を発生するために必要な流体回転を 発 生させるように設計される。一方、さらに回転可能中心軸を用いて必要な流体回 転を作る。フィルタ・エレメントを固定したままだと、動的渦フィルタアセンブ リの設計の複雑さが著しく減少し、それゆえ、信頼性を増加させることができる 。特に、フィルタ・エレメントを固定支持体に取り付けた状態では、動的渦フィ ルタアセンブリ全体の構造的完成度が高まる。さらに、単一回転シールのみが動 的渦フィルタアセンブリの流体気密完全性を維持するために必要になり、それに よって、動的渦フィルタアセンブリ上の裂け目と損傷が少なくなる。動的渦フィ ルタアセンブリの裂け目や損傷が少ないと、必要とする保守期間が短くなり、交 換を必要とする部品も少なくなる。図面の簡単な説明 第１図は本発明の動的渦フィルタアセンブリを用いるろ過装置のブロック図で ある。 第２ａ図と２ｂ図は本発明の動的渦フィルタアセンブリの断面図である。 第３図は動的渦フィルタアセンブリのフィルタハウジングカバーの代替実施態 様の図解を示す。 第４ａ図と第４ｃ図は本発明のフィルタ積層アセンブリの断面図であり、第４ ｂ図と第４ｄ図は各々、第４ａ図と第４ｃ図の分解部分図である。 第５ａ図は動的渦フィルタアセンブリのスペーサディスクの上部平面図である 。 第５ｂ図は断面線１−１に沿った第５ａ図に示されたスペーサディスクの断面 図である。 第６ａ図は動的渦フィルタアセンブリのスペーサディスクキャップの断面図で ある。 第６ｂ図は断面線１−１に沿った第６ａ図に図示されたスペーサディスクキャ ップの断面図である。 第７ａ図は動的渦フィルタアセンブリのスペーサディスクベースの上部平面図 である。 第７ｂ図は断面線１−１に沿った第７ａ図に図示されたスペーサディスクベー スの断面図である。 第８図は動的渦フィルタアセンブリのフィルタ・エレメントの図解を示す。 第９図は本発明の動的渦フィルタアセンブリの代替実施態様の図解を示す。 第１０図は動的渦フィルタアセンブリのフィルタ・エレメントの一部分の図解 を示す。 第１１図は動的渦フィルタアセンブリのフィルタ・エレメントのディスク支持 体に図解を示す。好ましい実施例の説明 本発明を実施するための典型的な動的渦フィルタアセンブリは、積層型で実質 的に平行な指向性で静止搭載された一式のディスク形フィルタ・エレメントを備 えている。それぞれのフィルタ・エレメントは、少なくとも一つの面にフィルタ 媒体を有している。典型的な動的渦フィルタアセンブリにおいて、処理流体は、 静止したフィルタ・エレメントを通って回転し、それによって各フィルタ・エレ メントの表面にせん断境界層、すなわちせん断力を生成する。典型的には、この タイプの予想流動では、粘性流体の一括的な動きが、実質的に硬質の物体として 回転する。一実施例において、フィルタアセンブリハウジングが回転し、そのた めに処理流体がフィルタ・エレメントを通って回転する。あるいは、静止フィル タ・エレメントを、静止ハウジングに設置して、中心軸を回転させてもよい。こ れによっても、処理流体がフィルタ・エレメントを通って回転する。せん断力は 粘性摩擦によって各フィルタ・エレメントのフィルタ表面に与えられ、これが、 隣接するフィルタ・エレメントの任意の２つの間の領域に入る回転処理流体の角 運動量を分散する。処理流体を回転させる角運動量は、回転ハウジング上の同様 な境界層すなわちせん断力を介して与えられる。 フィルタ・エレメントのフィルタ媒体におけるせん断速度すなわち流体変形速 度は、フィルタ媒体の近辺に粒子状物質かつ／またはコロイド状物質、すなわち 、汚染物質を浮かせ、それにより汚染物質をフィルタ媒体から離して処理流体内 に閉じ込めておく。したがって、フィルタ媒体の汚損や目詰まりが減少する。フ ィルタ媒体から粒子状かつ／またはコロイド状物質を引き離しておくために必要 なせん断速度は、実験により決定し、流体粘性、流体密度ならびに粒子状かつ／ またはコロイド状物質のサイズを含む多くの要因に左右される。したがって、い っ たん所望のせん断速度が決定されると、この所定のせん断速度を作るのに必要な スピン速度が算出される。これを行うには、流体に印加される力を均衡にする近 似方法を含むさまざまな方法を用いることができる。この所要のスピン速度を決 定する単純な近似プロセスの概要を以下に簡単に説明する。このプロセスの説明 は、ハウジングをスピンさせることによってせん断力を形成する方法を明らかに しているという点でも有効である。 さまざまな流体流動様式下での、流体せん断速度、せん断応力およびトルクを 決定するためには、公知の方程式がある。これらの方程式は、「Ｓｃｈｌｉｃｈ ｔｉｎｇ’ｓ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｌａｙｅｒ Ｔｈｅｏｒｙ」（ＭｃＧｒａｗ −Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ刊、１９７９年第７版）などのさまざま な流体力学のテキストやハンドブックに記されている。ある揚力をもたらすよう なハウジングのスピン速度すなわち回転速度の決定とは、典型的には、これら公 知の方程式を用いた反復プロセスである。そのプロセスでの第１工程は、ハウジ ングの角速度の初期値を選択することである。この角速度の初期値は、フィルタ ハウジング境界でのせん断応力を求める方程式と、フィルタ・エレメント境界で のせん断力を求める方程式に代入される。これら２つの方程式には、ある流動様 式のためのレイノルズ数、フィルタ・エレメントとフィルタハウジングの円弧と 、流体粘性や流体密度など、そのほかの変数が含まれる。流体回転速度の平均値 は以下のように決定され、公知にはなっていない量である。 上述のように、粘性流体は、通常、実質的に硬質の物体として回転する。その 結果、処理流体はこれらの計算をするために硬質な物体のように一括のあるいは 平均的な動きで回転するものと思われる。トルクがフィルタハウジングでのせん 断流動境界層を介して流体に与えられる。また、このせん断流動境界層は平板せ ん断流動として近似してもよい。このトルクと反対のトルクは、フィルタ・エレ メントでのせん断流動境界層を介して、静止したフィルタ・エレメントによって 与えられる。すなわち静止素子によってスピンする流体への抵抗である。このせ ん断流動境界層は、乱流カールマンのせん断流動として近似させてもよいと思わ れる。定常状態、すなわち、流体流動速度が経時変化しないと仮定すると、生じ る純トルクはゼロである。したがって、フィルタ・エレメントの数とフィルタ・ エレメント間の距離を考慮すると、フィルタ・エレメントにおいて生じるトルク は、流体の角速度の値を求めるためには、フィルタハウジングで生じるトルクと 等しく反対になるように設定すればよい。こうして計算された角速度の値をフィ ルタ・エレメントでのせん断速度を求めるための方程式に代入する。このように 求められた角速度の値が所要のせん断速度にならない場合は、ハウジングの角速 度の新たな値を用いて上記プロセスが繰り返される。 上述の、せん断速度とせん断応力を決定するためのプロセスは、特に本発明の 回転ハウジングの実施例に関連する。しかしながら、一般的なプロセスは、中心 回転軸の実施例にも同様に適用できる。回転速度とトルクの値は異なるかもしれ ないが、作用原理は類似している。すなわち、トルクを２つの境界で釣り合わせ るということである。 図１に示したように、本発明の動的渦フィルタアセンブリを利用できる典型例 としてのろ過システムには、動的渦フィルタアセンブリ１００と、処理流体供給 装置３００と、濃縮水回収装置４００と、透過回収装置５００が含まれる。動的 渦フィルタアセンブリ１００は、一般的に、回動可能なフィルタハウジング１０ ２と、複数のフィルタ・エレメント１２６を有したフィルタ積層アセンブリ１０ ４と、１つ以上の処理流体注入口１０６と、透過水注入口１０８と、濃縮水注入 口１１０とを備えている。 処理流体供給装置３００は、動的渦フィルタアセンブリ１００の１つ以上の処 理流体注入口１０６に接続され、この装置３００は、処理流体のタンク、バット あるいはそのほかの容器３０２を有するようにしてもよい。この容器３０２は、 送りライン３０４を介して１つ以上の流体注入口１０６に結合している。処理流 体供給装置３００は、遠心ポンプまたは容積式ポンプを備えることができるポン プアセンブリ３０６を、処理流体を容器３０２から動的渦フィルタアセンブリ１ ００に送るために送りライン３０４の中に設けてもよい。送りライン３０４に結 合した圧力センサ３０８と温度センサ３１０とを処理流体供給装置３００に設け てもよい。あるいは、処理流体を任意の好適な加圧源から供給してもよいし、処 理流体供給装置３００に、ポンプアセンブリとともにあるいはポンプアセンブリ の代わりに、一つ以上の制御バルブかつ／または流量計を設けて、送りライン３ ０４を介した動的渦フィルタアセンブリ１００の１つ以上の処理流体注入口１０ ６までの処理流体の流動を制御するようにしてもよい。 濃縮水回収装置４００は、動的渦フィルタアセンブリ１００の濃縮水注入口１ １０に結合される。動的渦フィルタシステムは再循環系で、処理流体を動的渦フ ィルタアセンブリ１００に繰り返し通過させるような設計になっており、濃縮水 回収装置４００は濃縮水注入口１１０から処理流体容器３０２まで延出した濃縮 水回収ライン４０２を有している。動的渦フィルタシステムは動的渦フィルタア センブリ１００に一回だけ処理流体を通過させるように設計されており、バルブ ４０４を濃縮水回収ライン４０２に結合させて、濃縮水を図示しない別の濃縮水 容器に向かわせる、あるいは、動的渦フィルタシステムから離すようにしてもよ い。濃縮水回収装置４００に、濃縮水を動的渦フィルタアセンブリ１００から処 理流体容器３０２に送るために、遠心ポンプあるいは容積式ポンプを有したポン プアセンブリ４０６を設けるようにしてもよい。あるいは、濃縮水回収装置４０ ０に、ポンプアセンブリ４０６に加えあるいはポンプアセンブリ４０６に代えて 、濃縮流体を動的渦フィルタアセンブリ１００から処理流体容器３０２に送るた めに、濃縮水回収ライン４０２に結合した１つ以上の制御バルブと流量計を設け るようにしてもよい。濃縮水回収ライン４０２に結合した圧力センサ４０８と温 度センサ４１０とを濃縮水回収装置４００に設けてもよい。 透過水回収装置５００は、動的渦フィルタアセンブリ１００の透過水注入口１ ０８に結合されて、透過水注入口１０８から透過水回収ライン５０４に延出する 透過水回収ライン５０２を備えている。１つ以上のバルブ５０６を透過水回収ラ イン５０２に結合して、透過水を動的フィルタアセンブリから離すようにしても よい。さらに、透過水回収ライン５０２に結合した圧力センサ５０８、５１０と 温度センサ４１２を透過水回収装置５００内に設けてもよい。あるいは、透過水 回収装置５００に、透過水を動的渦フィルタアセンブリから排水するために、透 過水回収ライン５０２に結合したポンプアセンブリを設けてもよい。 動的フィルタシステムは、殺菌かつ／または洗浄装置６００と、熱交換装置７ ００と、運搬装置などのその他さまざまなサブシステムを有するようにしてもよ い。殺菌かつ／または洗浄装置６００に、バルブ６０６を介した動的渦フィルタ アセンブリ１００のスチーム注入口６０４に結合したスチームライン６０２を設 けてもよい。スチームは、スチームライン６０２を通って動的渦フィルタアセン ブリ１００内に向かい、１つ以上の処理流体注入口１０６と、濃縮水注入口１１ ０と、透過水注入口１０８とを介して外に出て、動的渦フィルタアセンブリ１０ ０を洗浄、殺菌する。スチームライン６０２を、１つ以上の処理流体注入口１０ ６と、濃縮水注入口１１０と／または透過水注入口１０８に結合するようにして もよい。あるいは、またはそれに加えて、苛性溶液などの別の洗浄溶液を１つ以 上の処理流体注入口１０６を介して動的渦フィルタアセンブリ１００内に導入し て、濃縮水注入口１１０と透過水注入口１０８を通って外に出すようにしてもよ い。 熱交換装置７００を、処理流体、濃縮水あるいは透過水の温度を所定温度内に 保つために処理流体送りライン３０４と、濃縮水回収ライン４０２と、透過水回 収ライン５０２の任意あるいはすべてのラインに結合してもよい。たとえば、濃 縮水回収ライン４０２に取り付けられ、濃縮水の温度を所定温度内に保つために 冷却水ライン７０４を介して冷却水を供給される熱交換器７０２を熱交換装置７ ００に設置してもよい。 図示しないが、運搬装置に、動的フィルタシステムのいくつかのまたはすべて の構成要素を取り付けるためのスキッドまたはカートを設けて、システムの運搬 を容易にするようしていてもよい。 図２ａと２ｂは、本発明の動的渦フィルタアセンブリ１００の典型的な実施例 を示した断面図である。典型的な動的渦フィルタアセンブリ１００は、回動可能 なフィルタハウジング１０２と、静止フィルタ積層アセンブリ１０４とを備え、 フィルタ積層ベース１２４上に搭載された複数のフィルタ・エレメント１２６を 有する。回動可能なフィルタハウジング１０２が所定の角運動量を処理流体に与 えて、これにより複数のフィルタ・エレメント１２６の表面にせん断層境界がで きるように、回動可能なフィルタハウジング１０２内に静止フィルタ積層アセン ブリ１０４が設置される。処理流体を、フィルタ積層アセンブリ１０４に結合し た１つ以上の処理流体注入口１０６を介して動的渦フィルタアセンブリ１００に 導入してもよい。動的渦フィルタアセンブリ１００は、透過水だけが除去される デッドエンドフィルタシステムであっても、また、透過水と濃縮水の両方が除去 されるオープンフィルタシステムであってもよい。透過水及び／または濃縮水を それぞれ、透過水注入口１０８と濃縮水注入口１１０を介して動的渦フィルタア センブリ１００から除去すればよい。透過水注入口１０８と濃縮水注入口１１０ をフィルタ積層アセンブリ１０４に結合するようにしてもよい。 回動可能なフィルタハウジングは、通常、ハウジングカバー１１２とハウジン グベース１１４とを備える。ハウジングカバー１１２はさまざまな形状で形成し てよい。たとえば、ハウジングカバー１１２は、流体の残留容積を最小限に抑え るためにフィルタ積層アセンブリ１０４に沿った輪郭を有するても、さまざまな 密封構造を容易にするためにフィルタ積層アセンブリ１０４に沿った輪郭を持た ないような実質的に円筒形の構造をなすようにしてもよい。典型的な実施例にお いて、ハウジングカバー１１２は、実質的に円筒形の壁１４８と、ドーム形の上 部１５０と、環状フランジ１５２とを備える。実質的に円筒形の壁１４８は、複 数のフィルタ・エレメント１２６の端部に対向配置されている。環状フランジ１ ５２は、複数の貫通孔１５４を含み、その貫通孔１５４からボルト１５６やその 他の固定装置を位置付けして、ハウジングカバー１１２をハウジングベース１１ ４に取り付けるのを容易にしている。加えて、環状フランジ１５２は、動的渦フ ィルタアセンブリ１００の回転する構成要素の動つりあいをとるために用いるよ うにしてもよい。通常、回転軸に垂直な２つの面上で回転する物体の質量分布を 変化させることによって、動つりあわせは行われる。本発明の回転アセンブリの 動つりあわせは、重さを加えるかまたはフランジ１５２から材料を取り除いて行 われる。好ましくは、動つりあわせは、フランジ１５２と、動つりあわせのため にハウジングカバー１１２の近くに設けた第２のフランジ１１２ａとに重さを加 えるか、あるいは材料をそれらのフランジから取り除くことによって行えばよい 。重量を、任意の利用可能な手段、たとえば溶接によってフランジ１５２と１１ ２ａに加えてもよい。好適な手段、たとえばフランジ１５２、１１２ａのセクシ ョンを取り除くことによって重量を減らすことによって、重さをフランジ１５２ と１１２ａから取り除く。 典型的な実施例において、実質的に円筒形の壁１４８は、実質的になめらかな 内面を有し、すなわち、突出物を持たないので、処理流体が内部表面の突出構造 間に閉じ込められたり、沈滞することがない。沈滞した処理流体は、バクテリア を繁殖させたり、ろ過システムの効果的な洗浄の妨げにもなりうる。また、すで に説明したように、動的渦フィルタアセンブリ１００は、スチーム注入口６０４ を備える。スチーム注入口６０４は、動的渦フィルタアセンブリ１００を洗浄す るために、ハウジングカバー１１２のドーム形上部１５０に取り付けられる。ス チーム注入口６０４は導管６０２を介して（図１に示した）殺菌かつ／または洗 浄装置６００に接続すればよい。スチーム注入口６０４は主要洗浄用注入口とし て用いても、代替の洗浄用注入口として用いてもよい。図１を参照して説明した ように、殺菌かつ／または洗浄装置６００を１つ以上の処理流体注入口１０６、 透過水注入口１０８、しかも／または濃縮水注入口１１０に接続してもよい。 ハウジングカバー１１２は、フィルタ積層アセンブリ１０４の中心軸をハウジ ングカバー１１２の中心軸と一致させながら、フィルタ積層アセンブリ１０４が ハウジングカバー１１２内に置かれるような寸法をとる。好ましくは、フィルタ ・エレメント１２６の端部とハウジングカバー１１２の壁１４８の間に小さな間 隙があるのがよい。フィルタ・エレメント１２６の端部とハウジングカバー１１ ２の壁１４８間の間隙があまりに大きいと、乱流流体流動が過度に生じて、それ によってフィルタ性能を低下させる。間隙の幅はフィルタ・エレメント１２６の 半径の約４分の一から製造方法が可能な限りの小さな範囲であるのがよい。好ま しくは、間隙幅はフィルタ・エレメント１２６の半径の１０分の一以下であるの がよい。 ハウジングカバー１１２は、回転によって生じる力に十分耐えるだけの硬度と 強度を備えた任意の好適な材料から形成すればよい。また、その材料は、流体流 動を通さず、特定の処理流体に反応しないものであることが好ましい。したがっ て、ハウジングカバー１１２は、金属材料あるいは高分子材料からなるものであ ればよく、好ましくは、ハウジングカバー１１２は、ステンレススチールからな るのがよい。加えて、通常、回転装置であればそうであるように、動的渦フィル タアセンブリ１００のすべての回転部品の周囲に（図示しない）保護シェルまた はケージを載置して、不適切な操作あるいはその他の事故による機械的故障の際 の損傷を防ぐようにしてもよい。 図３はハウジングカバー１１２の一部の別の実施例を示している。この別の実 施例において、実質的に円筒形の壁１４８は、円筒壁１４８から内側方向に延出 する羽根１５８を備える。たとえば、図に示された実施例において、羽根１５８ は、壁１４８の内面にまっすぐ垂直に延出している。あるいは、羽根は軸方向あ るいは半径方向のいずれかに曲がって、壁に鋭角に延出していてもよい。隆起し た羽根１５８は、処理流体の実質的な体積をハウジングカバー１１２の角速度で 運搬することによって、処理流体に角運動量を与えるのに役立つ。この角運動量 は、ゼロでない透過水かつ／または濃縮水流動に必要な処理流体の放射方向内側 の運動によりフィルタ・エレメント１２６の方向に運搬される。この角運動量が 運ばれることにより、今度は、渦巻く流体流動の大部分の平均角速度が増加し、 したがってフィルタ・エレメント１２６の表面でのせん断速度が増加する。この ような追加した角運動量の有効性は動的渦アセンブリ１００の任意の特定のろ過 へ用途に必要な放射方向内側の流動速度に大きく左右される。 隆起した羽根１５８は、ハウジングカバー１１２の壁１４８の軸長全体を延ば してもよく、選択された隣接するフィルタ・エレメント１２６対間に入る処理流 体の量を変化させるためにさまざまなパターンに形成してもよい。しかし、ハウ ジング１０２の回転円筒壁１４８は、羽根がついていようとなめらかであろうと 、たとえば放射方向内側に延出した環状プレートあるいは放射状突出物など、任 意の２つの隣接するフィルタ・エレメントのフィルタ表面を横切って延出するよ うな構造がないのが好ましい。最も好ましい実施例において、図２ａと２ｂに示 されるように、実質的に円筒形の壁１４８は、実質的になめらかな内面を備える 。上述のように、処理流体とハウジングカバー１１２の壁１４８の間の粘性摩擦 は、トルクを処理流体に与えるのに十分なものである。表面がなめらかであるの が好ましいのは、流体の実質的に沈殿しない領域がなめらかな表面上に形成され て、それによって洗浄の困難さを軽減することになるからである。 図２ａと２ｂに戻って参照すると、ハウジング１１２はハウジングベース１１ ４に接続され支持されている。典型的なハウジングベース１１４は、回転シール １１６と、ベアリングアセンブリ１１８と、駆動ベルトプーリ１２０と、１つ以 上の処理流体ドレイン１２２とを具備するのが好ましい。また、ハウジングベー ス１１４は、ベースプレート１６０を備えるのが好ましい。ベースプレート１６ ０は、中央に開口部を有した実質的に環状構造で、その開口部からフィルタ積層 ベース１２４が配置される。ベースプレート１６０は複数の貫通孔１６２を備え 、その孔１６２からボルト１５６やそのほかの固定装置が配置される。ハウジン グカバー１１２はボルト１５６あるいは任意の好適な固定手段を介してベースプ レート１６０に固定すればよい。ベースプレート１６０はまた、上面に環状溝１ ６４を備える。シール部材１６６、たとえば、Ｏリングは環状溝１６４の内部に 置かれ、ハウジングカバー１１２がベースプレート１６０に固定されるとき、ハ ウジングカバー１１２とハウジングベース１１４の間に流体が入らないように確 実に密封する。ハウジングベース１１４は、ハウジングカバー１１２と同じ材料 で形成すればよい。あるいは、回動可能なフィルタハウジング１０２を単一一体 ユニットとして形成してもよい。 回転シール１１６はベースプレート１６０の中央開口部内に載置される一面あ るいは両面端面シールであればよい。端面シール１１６は、フィルタ積層ベース １２４の直径よりわずかに大きな直径を有した開口部を定義し、その開口部を介 してフィルタ積層ベース１２４が配置される。端面シール１１６は、回動可能な フィルタハウジング１０２と静止したフィルタ積層アセンブリ１０４の間を動的 密封する。したがって、フィルタハウジング１０２は、静止フィルタ積層アセン ブリ１０４の周りを自由に回転することができる。単一の回転シール１１６を、 処理流体の少量なら洩れてもよい場合のプロセスに用いてもよい。端面シール１ １６とフィルタ積層ベース１２４の間の間隙を通じて浸透する処理流体の最低量 が、ハウジングベース１１４内の一連の開口部を通過するようにしてもよい。シ ールを通って浸透する処理流体は、再使用のために図示しない手段によって回収 してもよいし、特定の流体に関するすべての適用可能なガイドラインに沿って廃 棄してもよい。流体処理業界では標準的な習慣であるのだが、たとえば危険物の ような処理流体をいかなる量であっても通してはいけない場合、両面シールを利 用すればよい。回転シール１１６は、流体流動を通さず、円滑な回転を可能にす るような材料、たとえば炭化けい素やグラファイトなどで形成すればよい。好ま しくは、炭化けい素や窒化けい素のどちらかを原料にして回転シール１１６を形 成するのがよい。 あるいは、本発明の動的渦フィルタアセンブリが低速回転で低圧の用途で用い られる、または実質的に流体の漏れが許されるような用途で用いられる場合、端 面シール１１６の代わりに単純なシールを用いてもよい。たとえば、このような 特定の用途においてはリップシールでも十分である。 ハウジングベース１１４は、ボルト１７０やタイロッドなどの任意の好適な手 段によって低部アセンブリ支持構造１６８に取り付けてもよい。ベアリングアセ ンブリ１１８を、低部アセンブリ支持構造１６８とハウジングベース１１４の間 に挿入するように、ハウジングベース１１４に取り付けてもよい。ベアリングア センブリ１１８によって、フィルタ積層アセンブリ１０４の周囲で回動可能なフ ィルタハウジング１０２が円滑に安定して回転する。回動可能なフィルタハウジ ング１０２は、図示しない駆動モータによって回転させればよい。駆動ベルトあ るいはチェーンを用いて、駆動モータをハウジングベース１１４に接続してもよ い。駆動ベルトあるいはチェーンを駆動ベルトプーリ１２０を介してハウジング ベース１１４に固定してもよい。図に示された実施例では、駆動ベルトが用いら れている。駆動チェーンを用いる場合は、駆動ベルトプーリ１２０のかわりにス プロケットが用いられる。あるいは、フィルタハウジング１０２をモータ、たと えば、駆動シャフトで直接駆動させて、連動歯車装置を用いてモータとフィルタ ハウジング１０２を結合させてもよい。しかしながら、直接駆動システムは、通 常、ベルトあるいはチェーンによる駆動よりも複雑であることが多い。したがっ て、好ましい実施例では、ベルト駆動が用いられている。 別の実施例において、フィルタハウジング１０２を、（図示しない）上部アセ ンブリ支持構造と下部アセンブリ支持構造１６８の間に設置している。したがっ て、フィルタハウジングは、上部アセンブリ支持構造に取り付けられた第２のベ アリングアセンブリを有している。いずれの実施例でも、回転シール１１６はひ とつだけが好ましい。 図４ａと４ｃはフィルタ積層アセンブリ１０４の詳細な断面図であり、図４ｂ と４ｄはそれぞれ図４ａと４ｃの拡大図である。フィルタ積層アセンブリ１０４ は、下部と上部を備える。下部には、フィルタ積層ベース１２４と、処理流体導 管１３４と、透過水導管１３６の一部分と濃縮水導管１３８の一部分が含まれて いる。上部には、複数のフィルタ・エレメント１２６と、複数のスペーサディス ク１２８と、スペーサディスクキャップ１３０と、スペーサディスクベース１３ ２と、透過水導管１３６と濃縮水導管１３８のそれぞれの残りの部分が含まれて いる。フィルタ積層アセンブリ１０４は、図２ａと２ｂに示されるように、上部 全体と下部の一部がハウジングカバー１１２とハウジングベース１１４によって 定義される容積内に収まり、下部の残りの部分がハウジングベース１１４によっ て定義される容積内に収まるように、ハウジング内に設置される。 フィルタ積層ベース１２４は、図２ａと２ｂに示されるように、直径が回転シ ール１１６の直径よりわずかに小さい実質的に円筒形をなしている。典型的なフ ィルタ積層ベース１２４は、回転流体内でフィルタ・エレメント１２６を支持す ることができて、処理流体と反応しない、任意の好適な硬質、非透過性材料から 形成すればよい。たとえば、フィルタ積層ベース１２４は、ナイロンやポロスル ホンなどの高分子材料、あるいはステンレススチールなどの金属材料からなるも のであればよい。好ましくは、耐久性、清潔保持のために、フィルタ積層ベース １２４はステンレススチールからなるのがよい。典型的なフィルタ積層ベース１ ２４は、さらに軸方向に貫通する（図示しない）ねじきりボアを備える。ボルト １４４と１４５、タイロッドあるいはそのほかの固定装置を用いて、フィルタ・ エレメント１２６と、スペーサディスク１２８と、スペーサディスクキャップ１ ３０と、スペーサディスクベース１３２をフィルタ積層ベース１２４に固定させ てもよい。ボルト１４４と１４６は、これらのねじきりボアに嵌合される。 フィルタ積層アセンブリ１０４の上部は、複数のフィルタ・エレメント１２６ の間に挿入された複数のスペーサディスク１２８を備える。スペーサディスクベ ース１３２は、フィルタ積層ベース１２４の上面の頂部に直接設置してもよい。 次に、最も下位のフィルタ・エレメント１２６ｂをスペーサディスクベース１３ ２の頂部に設置する。その後、スペーサディスク１２８とフィルタ・エレメント １２６を連続して交互に設ける。スペーサディスクキャップ１３０は、最上位の フィルタ・エレメント１２６ａの上方に取り付けて、フィルタ積層アセンブリ１ ０４の上方を完結させる。 典型的な実施例において、フィルタ積層ベース１２４と、複数のスペーサディ スク１２８と、スペーサディスクベース１３２と、スペーサディスクキャップ１ ３０は、フィルタ積層ポストを備え、その上に複数のフィルタ・エレメント１２ ６が設置される。上述のように、これらのさまざまな構成要素はボルト１４４、 １４６によって合わせて固定される。 あるいは、フィルタ積層ポストは、単一の一体ユニットを備えていてもよい。 また、フィルタ積層アセンブリ１０４は、使用後には廃棄できる安価で使い捨て ユニットとして設計してもよい。 処理流体導管１３４は、フィルタ積層ベース１２４の下部からフィルタ積層ベ ース１２４の上部に近接した位置まで延出する。処理流体導管１３４は、図２ｂ と４ｂに示されるように、フィルタ積層ベース１２４内の偏心配置された、軸方 向に指向するボア１２であって、第１の端部で１つ以上の処理流体注入口１０５ と連絡し、かつ接続して、第２の端部で処理流体チャンネル１３５と連絡し、か つ接続している。あるいは、処理流体導管１３４は、フィルタ積層ベース１２４ のボア内部に位置した管あるいはパイプを備えている。処理流体チャンネル１３ ５は、フィルタ積層ベース１２４の外面から処理流体導管１３４に延出する放射 状に指向したボアを備えていてもよい。図２ｂに示されるように、フィルタ積層 アセンブリ１０４は、処理流体注入口チャンネル１３５が処理流体を送るために ハウジングカバー１１２の内部容積と連絡するように、回動可能なフィルタハウ ジング１０２内に設けられる。 透過水および濃縮水導管１３６と１３８は、フィルタ積層アセンブリ１０４の 実質的に全体にわたって延出するものでよい。透過水および濃縮水の導管１３６ と１３８の低部は、フィルタ積層ベース１２４内で偏心配置されて、軸方向に指 向したボアであっていよく、上部は、（図５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ に示されているように）スペーサディスク１２８とスペーサディスクベース１３ ２内の偏心配置された貫通孔１７２と１７４から形成してもよい。これについて はあとで詳細に説明する。あるいは、透過水および濃縮水導管１３６と１３８は フィルタ積層ベース１２４内のボア内部と、スペーサディスク１２８とスペーサ ディスクベース１３２内の貫通孔１７２と１７４内部に配置された管あるいはパ イプを備えていてもよい。フィルタ積層ベース１２４とスペーサディスクベース １３２間と、スペーサディスクベース１３２と最下位のフィルタ・エレメント１ ２６ｂ間と、隣接するスペーサディスク１２８間と、スペーサディスク１２８と フィルタ・エレメント１２６間と、最上位のフィルタ・エレメント１２６ａとス ペーサディスクキャップ１３０間に固定シール１７６を設てもよい。固定シール １７６は処理流体と、濃縮水と、透過水が相互汚染することを防止する。固定シ ール１７６は、スペーサディスク１２８とスペーサディスクベーヌ１３２内の貫 通孔１７２と１７４を取り囲む環状溝１７８内と、フィルタ積層ベース１２４の 上面の透過水および濃縮水導管１３６と１３８を取り囲む環状溝１８０内と、ス ペーサディスク１２８と、スペーサディスクキャップ１３０と、スペーサディス クベース１３２内の環状溝１８２内に配置されるＯ形リングを備える。環状溝は 図５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂでより容易に見ることができる。あるい は、固定シールは、フィルタ積層アセンブリ１００のさまざまな素子を永久的に 接続する溶接部であってもよい。 透過水導管１３６は、第１の端部で透過水注入口１０８に連絡しかつ接続し、 第２の端部でスペーサディスク１２８とスペーサディスクベース１３２内の透過 水チャンネル１４０に連絡しかつ接続している。透過水は、フィルタ・エレメン ト１２６から透過チャンネル１４０および透過水導管１３６内に流れるのが望ま しい。濃縮水導管１３８は、第１の端部で濃縮水注入口１１０と連絡しかつ接続 し、第２の端部でスペーサディスク１２８とスペーサディスクベース１３２内の 濃縮水チャンネル１４２に連絡し、接続している。 スペーサディスク１２８は、隣接するフィルタ・エレメント１２６間に位置し て、かつ固定され、実質的に２つの役目を果たす。まず第１に、スペーサディス ク１２８は、隣接するフィルタ・エレメント１２６間に間隙を作り、その間に処 理流体が流れるようになっている。第２に、スペーサディスク１２８は、乱流流 体流動によって起こる負荷を受けるフィルタ・エレメント１２６に機械的支持を 与える。スペーサディスク１２８は、さまざまな形態に形成することができる。 図５ａと５ｂは単一のスペーサディスク１２８の典型的な実施例を示している。 図５ａはスペーサディスク１２８の上平面図で、図５ｂはハッチング５Ｂ−５Ｂ で切ったスペーサディスク１２８の断面図である。すべてのスペーサディスク１ ２８の設計を同一にしてもよい。スペーサディスクキャップ１３０とスペーサデ ィスクベース１３２は構造的に類似したものでよく、それぞれ図６ａと６ｂ、図 ７ａと７ｂを参照して別個に詳しく説明する。 スペーサディスク１２８は、フィルタ・エレメント１２６を支持するだけの十 分な構造的な完全性を持ち、処理流体に反応しない、任意の好適な硬質出で非透 過性材料で形成すればよい。スペースディスク１２８は、金属まあるいは高分子 材料で形成するのが好ましい。スペーサディスクが金属あるいは高分子材料から なるようにして、フィルタ・エレメント１２６は高分子支持構造を有し、これに よって動的渦フィルタアセンブリの重量を減らす。 図５ａと５ｂに示されているように、各スペーサディスク１２８は上下の平行 な主要表面を有した実質的に円筒形のディスクである。実質的に円筒形の突出部 １８４は、上面から延出し、中央凹み１８６は下面内に形成される。中央凹み１ ８６の直径は、円筒形突出部１８４の直径と実質的に等しい。よって、隣接する スペーサディスク１２８は、一つのスペーサディスク１２８の円筒形突出物１８ ４を隣接するスペーサディスク１２８の中央凹み１８６内に位置付けすることに よって、ともに固定させ、フィルタ積層アセンブリ１０４の安定度を高める。フ ィルタ・エレメント１２６は円筒形突出部１８４の上方に取り付け、円筒形突出 部１８４とスペーサディスク１２８の上面間の領域に形成された肩部１８８上に 載置される。図示されたスペーサディスク１２８は、また、それぞれ透過水導管 と濃縮水導管１３６と１３８の一部を形成する２つの偏心配置された貫通孔１７ ２と１７４も備える。透過水チャンネル１４０は円筒形突出部１８４の外面と貫 通孔１７２間を延出する放射方向に指向した孔であるのが好ましい。貫通孔１９ ０は、ボルトやタイロッド１４４、１４６がその孔を介して位置付けされるもの である。各スペーサディスク１２８はまた円筒形突出部１８４内に形成された環 状溝１７８も備えている。環状溝１７８は貫通孔１７２と１７２の周りに形成さ れ、Ｏリングシール１７６を収容するような実質的にＵ字形溝であればよい。ま た、２対の環状溝１８２は肩部１８８の周囲と、スペーサディスクの下方の主要 表面の外周にそれぞれ配置される。２対の環状溝１８６はＯリングなどのシール 手段１７６を収容するために用いてもよい。シール手段１７６は、濃縮水が透過 水を汚染せず、かつ／または透過水が濃縮水を汚染しないようにスペーサディス ク１２８とフィルタ・エレメント１２６間で流体を通さない密封構造を提供する 。図に示された溝は、単に説明で用いるためのものに過ぎず、相対的深さを示す ためではない。好ましい実施例において、溝はＯリング製造のガイドラインにし たがって設計されている。あるいは、スペーサの全シール面を平らにして、ガス ケットを用いて、確実に流体を通さない密封にすればよい。また、永久溶接シー ルを用いて、確実に流体を通さない密封にしてもよい。 スペーサディスク１２８は、たとえば図示しないが、冷却あるいは加熱導管を 収容する別の貫通孔を備えていてもよい。ある条件のもと、たとえば、環境条件 下、あるいは流体の性質を考慮して、加熱あるいは冷却導管は、動的渦フィルタ アセンブリ１００に収められた流体の温度を制御することが望ましい。 図６ａと６ｂは、スペーサディスクキャップ１３０の典型的な実施例を示して いる。図６ａは、スペーサディスクキャップ１３０の上平面図であり、図６ｂは 断面６Ｂ−６Ｂで切ったスペーサディスクキャップ１３０の断面図である。スペ ーサディスクキャップ１３０は中央部の凹み１９６と、ボルトあるいはタイロッ ド１４４、１４６が位置付けされる２つの貫通孔１９０とを有した、実質的に平 坦な円筒形ディスクである。中央部凹み１９６は、スペーサディスク１２８の突 出部１８４の直径と実質的に等しい大きさの直径を有して、スペーサディスクキ ャップ１３０が最上位のスペーサディスク１２８にしっかりと固定される。スペ ーサディスクキャップ１３０は、透過水および濃縮水導管１３６と１３８の一部 を形成するために貫通孔を備えていないことが望ましい。スペーサディスクキャ ップ１３０は、キャップ１３０自身と最上位のフィルタ・エレメント１２６間で の流体密封をするためにＯ形リングなどのシール手段１７６を取り付けるための 一対の環状溝を備えているのが望ましい。上述のように、これらの溝１８２は実 例ともなる。また、スペーサディスク１２６と同様に、スペーサディスクキャッ プ１３０のシール表面は平坦で、ガスケットあるいは永久溶接シールを用いてい る。 図７ａと７ｂは、スペーサディスクベース１３２の典型的な実施例を示してい る。図７ａはスペーサディスクベース１３２の上平面図であり、図７ｂは断面７ Ｂ−７Ｂで切ったスペーサディスクベース１３２の断面図である。スペーサディ スクベース１３２は上方と下方の主要平行表面を有した実質的に円筒形のディス クである。実質的に円筒形の突出物２０４は上面から延出する。突出物２０４は 、スペーサディスク１２８上の突出物１８４と同じ大きさの直径を有し、最下位 のスペーサディスク１２８ｂの中央部凹み１８６内に嵌合する。最下位のフィル タ・エレメント１２６ｂは同軸突出部２０４の上方に取り付けられ、突出部２０ ４とスペーサディスクベース１３２の上面間の領域内に形成された肩部２０６上 に載置される。スペーサディスクベース１３２はまた、２つの偏心配置された貫 通孔１７２と１７４を備え、これらの貫通孔１７２と１７４は、透過水導管１３ ６と濃縮水導管１３８の一部と、同軸突出部２０４の外面と貫通孔１７２間を延 出する放射方向に指向する孔である透過水チャンネル１４０と、ボルトあるいは タイロッド１４４と１４６が位置付けされる貫通孔１９０の一部を形成する。ス ペーサディスクベース１３２は、シール手段１７６を取り付けるための一対の環 状溝１７８を備える。環状溝１７８は貫通孔１７２と１７４の周りに形成される Ｕ字形切欠きで、Ｏ形リングシール１７６を収容する。また、スペーサディスク ベース１３２は、Ｏ形リングなどのシール手段１７６を取り付けるための２対の 環状溝１８２を備え、スペーサディスクベース１３２自身と最下位のフィルタ・ エレメント１２６ｂ間に流体を通さないようになっている。スペーサディスクキ ャップ１３０とスペーサディスク１２７同様、さまざまなシール手段を用いても よい。 スペーサディスクャップ１３０と、スペーサディスクベース１３２は、スペー サディスク１２８と同様な材料からなる。スペーサディスク１２８と、スペーサ ディスクキャップ１３０とスペーサディスクベース１３２は、任意の好適な寸法 をなし、それぞれ同じサイズあるいは異なるサイズをしていてもよい。これらの 構造１２８、１３０、１３２のそれぞれの直径は、フィルタ・エレメント１２６ のサイズを含めた多くの要因に基づいているものでよい。したがって、スペーサ ディスク１２８と、スペーサディスクキャップ１３０とスペーサディスクベース １３２は動的ろ過の最中、フィルタ・エレメント１２６を十分に構造的に支持す るような大きさをなしている。スペーサディスク１２８の厚さは、下で詳しく説 明するように、フィルタ・エレメント１２６のサイズの関数として変化する。 図２ａと２ｂに示されるように、フィルタ・エレメント１２６はすべて同一設 計であり、フィルタ・エレメント１２６は多種多様な方法で形成される。たとえ ば、フィルタ・エレメント１２６は平坦であっても略円錐形をなしていてもよい 。また、フィルタ・エレメント１２６のサイズは任意で、たとえば、特定の用途 にしたがって、直径６インチ、直径１２インチ、直径１６から１８インチでよい 。フィルタ・エレメント１２６のサイズは動的渦フィルタアセンブリ１００のさ まざまなほかの構成要素の設計とサイズに影響する。たとえば、隣接するフィル タ・エレメント１２６間の間隙、すなわち、ピッチはフィルタ・エレメント１２ ６のサイズを含めたさまざまな要因に左右される。間隙があまりに狭いと、流体 内で粒子状物質かつ／またはコロイド状物質が浮遊させるための十分な揚力を発 生させるせん断速度を生成するために十分な速度で旋回する流体が、間隙内には 実質的にまったくなくなる。間隙幅が増加するにつれ、流体速度と、せん断速度 と、揚力とが間隙の非常に大きな放射方向外側領域上方で十分大きくなり、この 間隙の外側領域内でのフィルタ・エレメントの汚損を阻止または防止することに なる。好ましい間隙幅は、たとえばフィルタ・エレメント１２６のサイズによっ て変化する。フィルタ・エレメントの直径が６インチならば、隣接するフィルタ ・エレメント間の好ましい間隙は約１／４インチであり、フィルタ・エレメント の直径が１２インチならば、隣接するフィルタ・エレメント間の間隙は約１／２ インチで、フィルタ・エレメントの直径が１６から１８インチであれば、隣接す るフィルタ・エレメント間の間隙幅は約３／４インチとなる。 スペーサディスク１２８は間隙幅を決定する。したがって、スペーサディスク １２８の厚さもまた、フィルタ・エレメント１２６のサイズの関数として変化す る。もちろん、好ましい間隙幅より大きな間隙を用いてもよい。しかし、大きな 間隙が用いられると、せん断速度が増加した浸透についての効果は望めないかほ とんどないといってよく、回動可能なフィルタハウジング１０２へ嵌合されるフ ィルタ・エレメント１２６がほとんどないことから利用可能なろ過表面が減少す る。 スペーサディスク１２８の直径は、また、フィルタ・エレメント１２６の関数 として変化する。たとえば、フィルタ・エレメント１２６の直径が大きくなると 、より直径の大きなスペーサディスク１２８を用いて、フィルタ・エレメント１ ２６に十分な機械的支持を与える。スペーサディスクベース１３２とスペーサデ ィスクキャップ１３０のサイズもそれに応じて決められる。 フィルタ・エレメント１２６のサイズは、回動可能なフィルタハウジング１０ ２の回転速度にも影響を与える。上述のように、いったん所望のせん断速度が決 定されると、このせん断速度を生むハウジング１０２のスピン速度が算出される 。特定のせん断速度をもたらすハウジング１０２のスピン速度はフィルタ・エレ メント１２６のサイズなどを含めたさまざまな要因の関数として変化する。たと えば、フィルタ・エレメントの直径が６インチであれば、回動可能なフィルタハ ウジング１０２のスピン速度は、約２，０００から約６，０００ｒｐｍの範囲内 であるのが好ましい。フィルタ・エレメントの直径が１２インチであれば、スピ ン速度は約１，０００から約５，０００ｒｐｍの範囲内であるのが好ましく、フ ィルタ・エレメントの直径が１６から１８インチであれば、スピン速度は約１， ０００から約３，０００ｒｐｍの範囲内であるのが好ましい。 単一のフィルタ・エレメント１２６の典型的な実施例が図８に示されている。 それぞれのフィルタ・エレメントは一つ以上の扇形構造、たとえば２つの接する かつ／またかみ合うＤ字の扇形構造を備える。それぞれの扇形構造は扇形の支持 体と、扇形の支持体の１面あるいは両面に設けられたフィルタを有している。好 ましい実施例では、フィルタ・エレメント１２６は平らな環状ディスク支持体２ １２と、平らな環状ディスク支持体２１２の対向する主要な平行面に取り付けら れた少なくとも１つ、ただし好ましくは２つのフィルタ２１４とを備える。平ら な環状ディスク支持体２１２は、十分な構造的完全性と処理流体とアフィニティ 性のある任意の好適な硬質材料からなる。たとえば、平らな環状ディスク支持体 ２１２は、ナイロンやポリスルホンなどの構造的に高分子材料からなるのが好ま しい。また、平らな環状ディスク支持体２１２は、高分子材料内に分散した配向 グラスファイバなどの補強材を有するかあるいは一体的な金属支持体でもよい。 この補強材によりさらに構造的な一慣性がもたらされる。また、温度かつ／また は水分吸収によって平らな環状ディスク支持体２１２が膨張するのを防いで、寸 法を安定させる。平らな環状ディスク支持体２１２は、さらに表面に平らな部分 と、フィルタ２１４の取り付けを容易にするための端部とを有している。フィル タ・エレメント１２６に送られるできるだけ多くのせん断力が、支持ディスク２ １２の表面よりもフィルタ２１４の表面に作用するように、平らな環状ディスク 支持体２１２の端部は曲線あるいはテーパ状の形状を有しているのがよい。フィ ルタ２１４の外側半径は、製造工程で可能な限り支持ディスク２１２の外側半径 に近づけて延出させるべきである。図１０は、鋭角テーパ状の端部と全表面を覆 うフィルタ２１４を有した平らな環状ディスク支持体２１２の一部を示している 。テーパ状の領域は、実際、せん断速度が最も速いろ過に最も効果的な領域の一 つである。従来のような角形の端部が用いられると、このような高速のせん断は フィルタ２１４ではなく支持ディスク２１２の外側円筒形表面に与えられる。 チャンネル２１６、たとえば、環状ディスク支持体２１２の１つまたは２つの 主要の平行な表面に形成されるＶ字形の放射方向に伸びた溝あるいは周方向溝で かつ／または環状ディスク２１２を通って延びる貫通孔など、は平らな環状ディ スク支持体２１２内の中央開口部２１８に透過水が流れるのを容易にする。中央 の開口部２１８の直径は、フィルタ・エレメント１２６内のチャンネル２１６が スペーサディスク１２８内の透過水チャンネル１４０と連絡しながら、フィルタ ・エレメント１２６がスペーサディスク１２８の突出部１８４の周りに固定装着 されるように、円筒形突出部１８４の直径以下となっている。平らな環状ディス ク支持体２１２内のチャンネル２１６はフィルタ２１４の逆圧を最小限にし膜間 圧力に平衡を保たせるような輪郭を有するのがよい。あるいは、平らな環状ディ スク支持体２１２の２つの主要な平行面に孔があって、平らな環状ディスク支持 体２１２の内面が中空になっているのがよい。したがって、透過水が孔を通って 中空の内部に流れ、その後スペーサディスク１２８の透過水チャンネル１４０に 流れる。 フィルタ・エレメント１２６の２つのフィルタ２１４はそれぞれ処理流体と連 絡する上流側と、透過水と連絡する下流側を有する。フィルタ２１４は少なくと も一つの表面と、好ましくは平坦なディスク支持体２１２の２つの主要表面に設 けられるのがよい。 各フィルタ２１４は、たとえば多孔性あるいは半透性高分子膜あるいは高分子 または非高分子ファイバやフィラメントなどからなる織物または不織シートなど の任意の好適なフィルタ媒体を備える。あるいは、各フィルタ２１４は、ポール コーポレーション（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からＰＭＭとＰＭＦの 商標名で販売されている多孔性金属媒体、ファイバグラス媒体、あるいは多孔性 セラミック媒体などからなるものでもよい。孔のサイズや分布、ならびにフィル タ媒体の除去比率は、特定の用途の要求を満足するように選択すればよい。典型 的な実施例では、透過性多孔膜は、ミクロ細孔膜（たとえば、約０．０５から１ ０ミクロンの間の孔比率を有した膜など）と、限外ろ過膜（たとえば約０．００ ５から１ミクロンの間の孔比率を有した膜など）を有している。フィルタ媒体は 任意の材料から形成してよく、典型的には、ポリアミド、ポリビニールジスルフ ィド、ポリフッ化ビリニデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエテールサルホン、 ポリエチレン、ポリプロピレンとナイロンなどの高分子材料から形成される。好 ましいフィルタ媒体は、処理流体と実施されるろ過に左右される。さらに、各フ ィルタ２１４は１つ以上の層を備える。たとえば、各フィルタ２１４は、ミクロ 細孔膜と多孔層を有する。多孔層は支持と／または排水のためにミクロ細孔に隣 接して設けられる。ドレイン層、たとえば繊維材料などは、ディスク２１２とミ クロ細孔膜の間の平らな環状ディスク２１２の２つの主要な平行面上に設ければ よい。したがって、フィルタ媒体は、ドレイン層に取り付けられる。 フィルタ２１４は、たとえば平らなディスク２１２とフィルタ２１４の組成に 応じた任意の好適な方法によって、平らなディスク２１２に接着される。フィル タ２１４はさまざまな方法によって平らなディスク２１２に溶接してもよいし、 接着剤や溶剤で接着してもよい。また、フィルタ２１４はフィルタ２１４と平ら なディスク２１２の間に介在する織高分子材料によって、平らなディスク２１２ に熱密封してもよい。この織高分子材料は、フィルタ２１４か平らなディスク２ １２のいずれかよりも融点が低いものであるのが好ましい。このプロセスは、た とえば、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願番号０８／３８８，３ １０で説明されている。 上述のとおり、隣接するフィルタ・エレメント間の間隙の内部放射方向領域で のせん断速度は、粒子状物質かつ／あるいはコロイド状物質を内部放射方向領域 の流体内に浮かせておくために十分な揚力を生成するためには、それほど高いも のでなくてもよい。したがって、たとえば、十分なせん断速度が維持されるフィ ルタ・エレメントの外側直径から放射方向内側に延出した距離などの浸透距離は 、フィルタ・エレメント１２８の半径の約１／２であればよい。たとえば、フィ ルタ・エレメントの直径が６インチであれば、浸透距離は約１．５インチであれ ばよく、フィルタ・エレメントの直径が１２インチであれば、浸透距離は約３イ ンチでよく、フィルタ・エレメントの直径が１６から１８インチであれば、浸透 距離は約４インチから約４．５インチであればよい。 各フィルタ・エレメント １２８の表面のすべてが動的ろ過に十分なものというわけではないので、フィル タ２１４は平らなディスク２１２の実質的すべての上方に設ける必要はない。た とえば、浸透距離はフィルタ・エレメント１２８の半径の約１／２であればよい ので、フィルタ２１４は、外径が平らなディスク２１２の外径より小さいか実質 的に等しく、内径がフィルタ・エレメント１２８の半径の約１／２に等しいかそ れより大きいフィルタ媒体からなる環状リングを備えればよい。 別の実施例では、フィルタ・エレメント１２６は、中央部に放射方向に指向し たスポークを有した平らな環状ディスク支持体２１２を備えている。たとえば、 図１１に示されるように、スポーク２２０は、フィルタ・エレメント１２６の半 径の約１／２に相当する放射方向距離だけ中央開口部２１８から内壁まで延出し ている。したがって、フィルタ２１４は、平らな環状ディスク支持体２１２のス ポークの内領域に取り付けられ、それによって流体浸透領域全体でろ過を行う。 スポーク２２０は、旋回する流体流動がスポーク２２０の周りに円滑に通過して 、フィルタ・エレメント１２６の外側半分での動的ろ過の妨げになる乱流流体流 動を実質的に防ぐような空気力学的設計になっていればよい。中空でないディス クでなくスポーク２２０を用いて、材料を節約することにより製造コストを抑え てもよい。また、フィルタ・エレメント１２６それぞれの重量を減らして、それ によってアセンブリ１００全体の重量を下げてもよい。 スポーク２２０は、任意の好適な方法、たとえば機械的接続、溶接、あるいは ボンドによってスペーサディスクに接続すればよい。少なくとも１つのスポーク ２２０は中空で、それによって透過水をフィルタ・エレメント１２６からスペー サディスクあるいはスペーサディスクベース内の透過水チャンネル１４０まで運 ぶための透過水通路を定義する。シール手段を透過水チャンネル１４０あるいは 中空スポーク２２０の少なくとも一つの周りに配置して、その間の流体流動を確 実に防ぐようにしてもよい。残りのスポーク２２０は中空でも中空でなくてもよ い。 上述の通り、平らな環状ディスク支持体２１２は摩擦損失効果を軽減するため に曲線テーパー形状をなしている。したがって、フィルタ２１４がディスク支持 体２１２の端部まで取り付けられる場合、この端部はろ過では効果的な領域には ならないかもしれない。したがって、フィルタ２１４は、図１０に示されるよう に、たとえばテーパ部の初めで端部より後方に配置すればよい。 フィルタ積層アセンブリ１０４は任意の好適な方法で組み立てられる。たとえ ば、スペーサディスクベース１３２をフィルタ積層ベース１２４の頂上に配置し て、フィルタ・エレメント１２６ｂを突出部２０４上方のスペーサディスクベー ス１３２の上面上に配置すればよい。それから、スペーサディスク１２８を、ス ペーサディスクベース１３２の突出部２０４をスペーサディスク１２８の凹み１ ８６と接触させ、そこに嵌合させながら、スペーサディスクベース１３２の頂上 に配置すればよい。それから、１つのスペーサディスク１２８の突出部１８４を 隣接するスペーサディスク１２８の凹み１８６と接触させそこに嵌合させながら 、フィルタ・エレメント１２６とスペーサディスク１２８が交互に積層される。 その後、最上位のスペーサディスク１２８の突出部１８４をスペーサディスクキ ャップ１３０の凹み１９６と接触させそこに嵌合させながら、スペーサディスク キャップ１３０を最上位のフィルタ・エレメント１２６ａとスペーサディスク１ ２８の頂上に配置する。最後に、ボルト１４４、１４６がスペーサディスク素子 １３０、１２８、１３２の貫通孔１９０に挿入され、所望に圧縮するまでフィル タ積層ベース１２４内に締め付けられる。フィルタ・エレメント１２６はそれぞ れ、スペーサディスク素子１３０、１２８、１３２の上面と下面の間でクランプ され る。しかしながら、接しているスペーサディスク素子１３０、１２８、１３２に よって、フィルタ・エレメント１２８を定位置にしっかりと配置するが、フィル タ・エレメント１２８が内周に沿って破損するリスクを軽減するような値に、フ ィルタ・エレメント１２８に加えられるクランプ力を限定することが好ましい。 図２ａと２ｂに戻って、処理流体は、所定の圧力で処理流体注入口１０６を通 って動的渦フィルタアセンブリ１００に入る。処理流体は、図１に示されるよう な、処理流体供給装置３００によって供給されても、あるいはほかの源から供給 されてもよい。処理流体は、最下位のフィルタ・エレメント１２６ｂとハウジン グベース１１４の間の空間内で動的渦フィルタアセンブリ１００に入るのが好ま しい。ある角運動量が、ハウジングベース１１４のスピン運動によって、同領域 の処理流体に与えられ、これによって、最下位のフィルタ・エレメント１２６ｂ の下面上にせん断層を形成する。圧力下で動的渦フィルタアセンブリ１００に導 入される処理流体は、最下位のフィルタ・エレメント１２６ｂとハウジングベー ス１１４の間を約放射方向外側に、ハウジングカバー１１２とフィルタ・エレメ ント１２６の周端部の間を約軸方向上方に、そしてフィルタ・エレメント１２６ と最上位フィルタ・エレメント１２６ａ上方の空間の間を約放射方向内側に旋回 する。処理流体は、矢印２２２に示すように、フィルタ・エレメント１２６とハ ウジングカバー１１２の間の空隙を通って、実質的に均一に流れる。この領域で は、粘性摩擦により、ハウジングカバー１１２のために、処理流体がハウジング カバー１１２の角速度の約１／２で回転する。フィルタ・エレメント間の流体を 含めて、回転する流体は、フィルタ・エレメント１２６のフィルタ２１４の表面 を横切って放射方向内側に移動する。回転ハウジング１０２によって与えられる 処理流体の角運動量によって、このハウジング１０２が動的渦アセンブリの中心 軸を中心にスピンして、それによりフィルタ・エレメント１２６の表面での所望 のせん断層境界を維持することができる。隣接するフィルタ・エレメント１２６ 間の空間には、処理流体の流れの妨げになるような構造が何もないことが好まし い。したがって、スピンする処理流体と静止したフィルタ・エレメント１２６間 で最大の相対運動が生じ、その結果、フィルタ表面２１４で最大のせん断をもた らす。処理流体のスピン速度は動的渦フィルタアセンブリ１００の中心に向かう につれて、遅くなる。 フィルタ２１４で生じるせん断は、粒子状物質かつ／あるいはコロイド状物質 、すなわち処理流体内に含有する汚染物質を浮きあがらせ、それによりフィルタ ２１４の汚損及び／または目詰まりを防止する傾向がある。処理流体、すなわち 、透過水の一部がフィルタ２１４の上流部から下流部に流れる。それから、透過 水は、フィルタ・エレメント１２６の平らな環状ディスク支持体２１２内のチャ ンネル２１６に沿ってフィルタ・エレメント１２６の中央開口部２１８に向かっ て移動する。その後、透過水は矢印２２４に示されるように、スペーサディスク 素子１２８、１３２の透過水チャンネル１４０に流れる。透過水は、透過水チャ ンネル１４０から透過水導管１３６にそして、最後に透過水回収装置５００にま で流れる。 処理流体の残り、すなわち濃縮水は、矢印２２６に示されるように、入ってく る処理流体の圧力によって、スペーサディスク１２８の濃縮水チャンネル１４２ 内に強制的に送られる。濃縮水は、濃縮水チャンネル１４２を通って濃縮水導管 １３８に流れ、最終的には濃縮水回収装置４００に流れる。フィルタ２１４の表 面上に浮いた粒子状かつ／あるいはコロイド状物質は濃縮水で除去される。した がって、フィルタ２１４を詰まらせる傾向がある粒子状かつ／あるいはコロイド 状物質のほとんどは通常のろ過作業中に容易に除去されることとなる。動的渦フ ィルタアセンブリ１００を濃縮水をまったく流すことなく作動させると、フィル タ・エレメントが最終的に汚損し、しかし回収される透過水の量は、表面積の等 しい非回転フィルタアセンブリの場合よりも最終的に多くなる。 図に示した実施例においては、フィルタ・エレメント１２６のすべてが２つの フィルタ２１４、すなわちそれぞれの側に一つ備えている。しかし、最上位フィ ルタ・エレメント１２６ａの上面と、最下位フィルタ・エレメント１２６ｂの下 面はほかのすべてのフィルタ表面とは異なる流体流動条件を有しているので、こ れらの２つの表面を不透過にして、ろ過には用いないことによって、透過水の調 整の均一性を向上させられる。 従来の動的ろ過システムは、回転シャフトに取り付けられたフィルタ・エレメ ントあるいは不透過性ディスクを有している。フィルタ・エレメントあるいは不 透過性ディスクの回転速度は、回転シャフトと取り付けられた構成要素の共振周 波数によって制限される。したがって、生じるせん断速度は共振周波数によって 制限される。また、従来の動的ろ過システムのフィルタ・エレメントの数は限ら れている。さらにフィルタ・エレメントを増やすには、より長い回転シャフトが 必要となり、特定のせん断速度では、共振周波数を低下させることになる。よっ て、フィルタ・エレメントの数は共振周波数によって制限される。対照的に、ハ ウジングが回転する本発明にかかる動的フィルタアセンブリでは、高速回転速度 が達成できるために、はるかに大きなフィルタ積層を用いることができる。ハウ ジングは、はるかに大きな直径を有する円筒構造で、そこに含まれるどのシャフ トより剛性を備える。したがって、スピンするハウジングの共振周波数ははるか に高くなる。実質上、本発明の実施例では、フィルタ積層のサイズは、実際の製 造上の制限条件によってのみ限定される。 別の実施例において、流体を回動可能なハウジングの代わりかそれに加えた中 央部回動可能シャフトによって回転させている。たとえば、静止フィルタ・エレ メントを、これもまた静止しているハウジングに直接取り付ける。図９は、静止 したフィルタ・エレメント２０２を静止したフィルタハウジング２０４に直接取 り付ける実施例を示している。この実施例では、スペーサディスクを使っても使 わなくてもよい。フィルタ・エレメント２０２は、ブラケットなどの装置を設置 することによって、静止フィルタハウジング２０４に取り付けられる。図に示さ れた実施例においては、独立型取り付けブラケット２０６を用いて、フィルタ・ エレメント２１２を支持している。回転中心シャフト２０８をハウジング２０４ の中央部内で軸方向に配置する。回転中心シャフト２０８は、なめらかな外面を 有するようにしても、各運動量を流体に与えるために役立つような隆起部分を有 するようにしてもよい。しかし、すでに説明してきた回転ハウジングの状況と同 様、回転中心シャフトの外表面はなめらかにして、流体が沈滞した領域ができる のを回避するほうが好ましい。さらに、回動可能シャフト２０８は、たとえばフ ィルタ・エレメント２０２を横切って延びる放射方向に延出したディスクなどの 構造を実質的に一切持たない。したがって、各フィルタ・エレメント１２６対間 の間隙も、実質的に何ら構造を持たない。 作用原理は前の実施例と類似している。１つ以上の処理流体注入口を中心回転 シャフト内に配置させ、透過水注入口と濃縮水注入口を静止ハウジングに結合す る。あるいは、１つ以上の処理流体注入口を静止ハウジングに結合させてもよい 。図示された実施例において、処理流体は、静止フィルタハウジング２０４の下 端部に結合した単一の処理流体注入口２１０を介して導入され、濃縮水と透過水 はハウジング２０４の下端部に結合した濃縮水注入口２１２と透過水注入口を通 ってそれぞれ静止フィルタハウジング２０４から除去される。濃縮水注入口２１ ２は独立型ブラケット２０６を通る濃縮水導管２１６と連絡し、透過水注入口２ １４は独立型ブラケット２０６を通る透過水導管２１８と連絡する。回転シャフ ト２０８は先の実施例で説明したフィルタハウジングと同様なやり方で駆動して もよい。しかし、フィルタ表面で同様なせん断速度を得るためには、回転中心シ ャフト２０８の設計は、回動可能なハウジングの設計より実質的にスピン速度が 速く消費電力も多い。 最も実用的で好ましいと思われる実施例を図示し、説明をしてきたが、説明を し、示した特定の方法と設計とは異なったものであってもそれは当業者には自明 であり、本発明の要旨と範囲を逸脱しない限りは、利用可能であると思われる。 本発明は、説明し図示してきた特定の構造に限定されるものでなく、添付の特許 請求の範囲内でのあらゆる変更にも適用可能であると理解する必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｋ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジングと； 前記ハウジング内に処理流体を向かわせるように配置された処理流体入口と； 前記ハウジングから透過物（permeate）を向かわせるように配置された透過物 出口と； 前記ハウジング内に取り付けられ（mounted）、前記処理流体入口に通じる第 一面と前記透過物出口に通じる第二面とを有するフィルタを有する少なくとも一 つの静止フィルタと； 前記静止フィルタ・エレメントの回りに取り付けられ、回転軸を規定する回転 可能壁であって；前記フィルタの第一面は該回転軸に対して一般的に垂直であり 、前記フィルタの前記第一面を横切って（across）前記処理流体を回転させ、そ れにより前記フィルタの第一面にせん断境界層を形成するように配置された回転 可能壁と； を含む動的渦フィルタアセンブリ。 ２．回転軸を規定する回転可能側壁を有するハウジングと； 該回転可能ハウジング内に処理流体を向かわせるように配置された処理流体入 口と； 前記回転可能ハウジングから透過物を向かわせるように配置された透過物出口 と； 前記ハウジング内に同心状に配置され；フィルタ積層ポスト（filter stack p ost）と；処理流体入口に片側で通じ、もう一方の側で透過物出口に通じる少な くとも一つのフィルタを有する少なくとも一つのフィルタ・エレメントとを含む 静止フィルタ積層アセンブリであって；該フィルタ・エレメントは前記回転可能 側壁の回転軸に実質的に垂直な前記フィルタ積層ポストに取り付けられ、該回転 可能側壁はフィルタの表面にせん断境界層を形成する処理流体に角運動量を与え る回転可能側壁である静止フィルタ積層アセンブリと； を含む動的渦フィルタアセンブリ。 ３．フィルタ・エレメントを含むハウジング内に処理流体を向かわせるステップ と； 該フィルタ・エレメントの表面にせん断速度を形成する処理流体に角速度を与 えるように、所定の角速度で前記フィルタ・エレメントの表面に垂直に配置され た壁を回転させるステップと； 前記フィルタ・エレメントから透過物をポートするステップと； を含む、ろ過を高める方法。 ４．ハウジングと； 前記ハウジング内に処理流体を向かわせるように配置された処理流体入口と； 前記ハウジングから透過物を向かわせるように配置された透過物出口と； 前記ハウジング内に配置され、前記処理流体入口に通じる第一面と、透過物出 口に通じる第二面とを有するフィルタを含む少なくとも一つの静止フィルタ・エ レメントと； 前記ハウジング内に配置され、前記フィルタの第一面を横切って処理流体を回 転させるように前記静止フィルタ・エレメントと協働的に配置された回転可能軸 であって；前記フィルタ・エレメントを横切って伸びる如何なる構造もない（fr ee of）回転可能軸と； を含む動的渦フィルタアセンブリ。 ５．回転可能壁が、円筒構造で、静止フィルタ・エレメントの端部に対向する内 面を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセン ブリ。 ６．円筒構造壁の内面が、十分に平滑であることを特徴とする特許請求の範囲第 ５項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ７．円筒構造壁の内面が、静止フィルタ・エレメントの表面上に伸びる構造体を 持たないことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の動的渦フィルタアセンブ リ。 ８．円筒構造壁の内面が、静止フィルタ・エレメントの方に伸びる突起状である ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ９．回転可能壁が、静止フィルタ・エレメントの直径よりも大きい直径を有す る内面を持ち、前記静止フィルタ・エレメントと前記内面の間に前記静止フィル タ・エレメントの半径の約四分の一間隙を形成する円筒構造を有することを特徴 とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １０．回転可能壁が静止フィルタ・エレメントの直径よりも大きな直径を有する 内面を持ち、前記静止フィルタ・エレメントと前記内面の間に前記静止フィルタ ・エレメントの半径の約十分の一の間隔を形成する円筒構造を有することを特徴 とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １１．静止フィルタ・エレメントが、約６インチ直径から成り、回転可能壁が約 ２０００から約６０００ＲＰＭの範囲の角速度で回転するように構成されたこと を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １２．静止フィルタ・エレメントが約１２インチ直径から成り、回転可能壁が約 １０００から約５０００ＲＰＭ範囲の角速度で回転するように構成されたことを 特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １３．静止フィルタ・エレメントが約１６から１８インチ直径から成り、回転可 能壁が約１０００から約３０００ＲＰＭ範囲の角速度で回転するように構成され たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １４．動的渦フィルタアセンブリが、ハウジング内部に同心状に配置され、静止 フィルタ・エレメントを取り付けたフィルタ積層ポストから成る特許請求の範囲 第１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １５．フィルタ積層ポストが、処理流体入口に結合されて通じ、前記フィルタ積 層ポストを介して少なくとも部分的に軸方向に伸びる処理流体導管と、透過物出 口に結合されて通じ、前記フィルタ積層ポストを介して少なくとも部分的に軸方 向に伸びる浸透導管とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の 動的渦フィルタアセンブリ。 １６．動的渦フィルタアセンブリがハウジングから濃縮水を注ぐように配置され 、濃縮水導管に結合されて通じる濃縮水出口から成り、フィルタ積層ポストがそ れによって少なくとも部分的に軸方向に伸びる濃縮水導管を有することを特徴と する特許請求の範囲第１４項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １７．静止フィルタ・エレメントが、第一及び第二の平行面と端部を有する平 らな環状支持ディスクと、前記第一及び第二の平行面に各々取り付けられた二つ のフィルタとから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動的渦フィ ルタアセンブリ。 １８．回転処理流体と静止フィルタ・エレメントの間の摩擦損失を減らすように 端部が湾曲、あるいはテーパ状にされたことを特徴とする特許請求の範囲第１７ 項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 １９．各フィルタが、平らな環状支持ディスクの外径と同じ外径と、平らな環状 支持ディスクの半径の半分に等しい内径とを有する環状構造から成ることを特徴 とする特許請求の範囲第１７項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２０．フィルタ・エレメントが内壁と、この内壁から内側に放射状に伸びる複数 のスポークとから成り、少なくともスポークの一つは流体流路を有することを特 徴とする動的渦フィルタアセンブリ。 ２１．内壁が、フィルタ・エレメントの半径の半分に実質的に等しい半径を有す ることを特徴とする特許請求の範囲第２０項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２２．フィルタが多孔性高分子材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲第 １項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２３．各フイルタが多孔性高分子材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲 第１７項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２４．回転可能壁が円筒構造で、静止フィルタ・エレメントの端部に対向する内 面を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセン ブリ。 ２５．円筒構造壁の内面が実質的に平滑であることを特徴とする特許請求の範囲 第２４項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２６．円筒構造壁の内面が、静止フィルタ・エレメントの表面に伸びる構造体を 持たないことを特徴とする特許請求の範囲第２４項記載のダイナミクスワールフ ィルタアセンブリ。 ２７．円筒構造壁の内面が、静止フィルタ・エレメントの方に伸びる突起状であ ることを特徴とする特許請求の範囲第２４項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２８．回転可能壁が、フィルタ・エレメントの直径よりも大きな直径を有する 内面を持ち、前記内面と前記フィルタ・エレメントとの間に前記フィルタ・エレ メントの半径の約四分の一以下の間隔を形成する略円筒構造を有することを特徴 とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ２９．回転可能壁が、フィルタ・エレメントの直径よりも大きな直径を有する内 面を持ち、前記内面と前記フィルタ・エレメントとの間に前記フィルタ・エレメ ントの半径のたかだか約十分の一以下の間隔を形成する円筒構造を有することを 特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３０．フィルタ・エレメントが約６インチ直径から成り、回転可能壁が約２００ ０から約６０００ＲＰＭの範囲の角速度で回転するように構成されたことを特徴 とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３１．フィルタ・エレメントが約１２インチ直径から成り、回転可能壁が約１０ ００から約５０００ＲＰＭの範囲の角速度で回転するように構成されたことを特 徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３２．フィルタ・エレメントが約１６から１８インチ直径から成り、回転可能壁 が約１０００から約３０００ＲＰＭ範囲の角速度で回転するように構成されるこ とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３３．静止フィルタ積層アセンブリが、回転可能壁の回転軸に垂直なフィルタ積 層ポストに取り付けられた複数のフィルタ・エレメントから成り、前記複数のフ ィルタ・エレメントの各々が片側で処理流体入口に通じ、別の側で透過物出口に 通じる少なくとも一つのフィルタを有するもので、さらに、前記フィルタ積層ポ ストが、隣接フィルタ・エレメント間に間隔を形成する厚みを持ち、複数のフィ ルタ・エレメント間に挿入された複数のスペーサ要素から成ることを特徴とする 特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３４．複数のフィルタ・エレメントの各々が約６インチ直径から成り、隣接フィ ルタ・エレメント間の間隔が約四分の一インチ以上チであることを特徴とする特 許請求の範囲第３３項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３５．複数のフィルタ・エレメントの各々が約１２インチ直径から成り、隣接フ ィルタ・エレメント間の間隔が約二分の一インチ以上であることを特徴とする特 許請求の範囲第３３項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３６．複数のフィルタ・エレメントの各々が約１６から１８インチ直径から成り 、隣接フィルタ・エレメント間の間隔が約四分の三インチ以上であることを特徴 とする特許請求の範囲第３３項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３７．フィルタ積層ポストが処理流体入口に結合し、これに通じる処理流体導管 と、透過物出口に結合し、これに通じる浸透導管とを持ち、前記処理流体導管と 前記浸透導管とが前記フィルタ積層ポストを介して少なくとも部分的に伸びるこ とを特徴とする特許請求の範囲第３３項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ３８．動的渦フィルタアセンブリが、さらに、ハウジングから濃縮水を注ぐよう に配置された濃縮水出口から成り、フィルタ積層ポストが少なくとも部分的にそ れを通って伸びる濃縮水導管を持ち、前記濃縮水出口が前記濃縮水導管に結合し 、これに通じることを特徴とする特許請求の範囲第３３項記載の動的渦フィルタ アセンブリ。 ３９．複数のフィルタ・エレメントの各々が、第一及び第二平行面と端部を有す る平らな環状支持ディスクと、前記第一及び第二平行面に各々取り付けられた二 つのフィルタとから成ることを特徴とする特許請求の範囲第３３項記載の動的渦 フィルタアセンブリ。 ４０．回転処理流体と複数のフィルタ・エレメントの間の摩擦損失を減らすよう に端部が湾曲あるいはテーパ状にされたことを特徴とする特許請求の範囲第３９ 項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４１．各フィルタが、平らな環状支持ディスクの外径寸法以下の外径と平らな環 状支持ディスクの半径の半分に実質的に等しい内径を有する環状構造体であるこ とを特徴とする特許請求の範囲第３９項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４２．フィルタ・エレメントが内壁と、前記内壁から内側に放射状に伸びる複数 のスポークスとから成り、少なくとも前記スポークスの一つは流体流路を有する ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４３．内壁がフィルタ・エレメントの半径の半分に実質的に等しい半径を有する ことを特徴とする特許請求の範囲第４２項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４４．各フィルタが多孔性高分子材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲 第３９項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４５．各スペーサ要素がフィルタの内径より小さい直径を有する円筒構造である ことを特徴とする特許請求の範囲第４１項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４６．静止フィルタ積層アセンブリがハウジングの回転軸に垂直なフィルタ積層 ポストに取り付けられた複数のフィルタ・エレメントから成り、前記フィルタ・ エレメントの各々が第一及び第二平行面、端部を有する平らな環状支持ディスク と、前記第一及び第二平行面に各々取り付けられた二つのフィルタを持ち、各フ ィルタが平らな環状支持ディスクの外径寸法以下の外径と平らな環状支持ディス クの半径の半分に実質的に等しい内径とを有する環状構造体であり、さらに、フ ィルタ積層ポストが複数のフィルタ・エレメント間に挿入された複数のスペーサ 要素から成り、前記各スペーサ要素が隣接フィルタ・エレメント間に間隔を形成 する厚みを有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動的渦フィルタ アセンブリ。 ４７．回転可能壁が、複数のフィルタ・エレメントの端部に対向する十分に平滑 な内面を持ち、前記フィルタ・エレメントの直径よりも大きな直径を持ち、前記 内面と前記フィルタ・エレメントの間に前記フィルタ・エレメントの半径の約十 分の一以下の間隔を形成する円筒構造体からなることを特徴とする特許請求の範 囲第４６項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ４８．動的渦フィルタアセンブリがハウジングから濃縮水を注ぐように配置され た濃縮水出口から成り、フィルタ積層ポストが処理流体入口に結合され、これに 通じる処理流体導管と、透過物出口に結合され、これに通じる浸透導管及び、濃 縮水出口に結合され、これに通じる濃縮水導管とを持ち、前記処理流体導管、浸 透導管及び濃縮水導管がフィルタ積層ポストを介して少なくとも部分的に軸方向 に伸びることを特徴とする特許請求範囲第４７項記載の動的渦フィルタアセンブ リ。 ４９．複数のフィルタ・エレメントの各々が約６インチ直径から成り、隣接フィ ルタ・エレメント間の間隔が約四分の一インチ以上であることを特徴とする特許 請求の範囲第４８項記載の動的渦アセンブリ。 ５０．回転可能壁が約２０００から約６０００ＲＰＭ範囲の角速度で回転するよ うに構成されたことを特徴とする動的渦フィルタアセンブリ。 ５１．複数のフィルタ・エレメントの各々が約１２インチ直径から成り、隣接フ ィルタ・エレメント間の間隔が約二分の一インチ以上であることを特徴とする特 許請求の範囲第４８項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ５２．回転可能壁が約１０００から約５０００ＲＰＭ範囲にある角速度で回転す るように構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第５１項記載の動的渦フィ ルタアセンブリ。 ５３．複数のフィルタ・エレメントの各々が約１６から１８インチ直径から成り 、隣接フィルタ・エレメント間の間隔が約四分の三インチ以上であることを特徴 とする特許請求の範囲第４８項記載の動的渦フィルタアセンブリ。 ５４．回転可能壁が約１０００から約３０００ＲＰＭ範囲にある角速度で回転す るように構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第５３項記載の動的渦フィ ルタアセンブリ。 ５５．フィルタ・エレメントが約６インチ直径を有する場合に、所定の角速度が 約２０００から約６０００ＲＰＭ範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第 ３項記載のろ過特性を高める方法。 ５６．フィルタ・エレメントが約１２インチ直径を有する場合に、所定の角速度 が約１０００ＲＰＭから約５０００ＲＰＭ範囲にあることを特徴とする特許請求 の範囲第３項記載のろ過特性を高める方法。 ５７．フィルタ・エレメントが約１８インチ直径を有する場合に、所定の角速度 が約１０００から約３０００ＲＰＭ範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲 第３項記載のろ過特性を高める方法。 ５８．回転可能壁の回転が、フィルタ・エレメントの端部に対向した内面を有す るハウジングの、前記フィルタ・エレメントの表面上に伸びる構造体がない円筒 構造側壁を回転することからなることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の ろ過特性を高める方法。 ５９．処理流体に角運動量を与えると、フィルタ・エレメントの表面に、前記フ ィルタ・エレメントの表面に隣接する処理流体内の混在物を放射状の侵入距離だ け持ち上げるせん断速度を形成するように側壁の内面のせん断流境界層により処 理流体にトルクが生じることを特徴とする特許請求の範囲第５８項記載のろ過 特性を高める方法。 ６０．放射状の侵入距離がフィルタ・エレメントの半径の約半分であることを特 徴とする特許請求の範囲第５９項記載のろ過特性を高める方法。 ６１．処理流体に角運動量を与えると、フィルタ・エレメントと側壁の内面との 間に前記フィルタ・エレメントの半径の四分の一以下の厚みの間隔内にある流体 に回転が生じることを特徴とする特許請求の範囲第５８項記載のろ過特性を高め る方法。 ６２．処理流体に角運動量を与えると、フィルタ・エレメントと側壁の内面との 間に前記フィルタ・エレメントの半径の十分の一以下の厚みの間隔内にある流体 に回転が生じることを特徴とする特許請求の範囲第５８項記載のろ過特性を高め る方法。 ６３．処理流体に角運動量を与えると、回転可能壁の回転軸に垂直に取り付けら れた複数のフィルタ・エレメントの表面上にせん断速度が引き起こされることを 特徴とする特許請求の範囲第３項記載のろ過特性を高める方法。 ６４．処理流体に角運動量を与えると、隣接フィルタ・エレメント間の間隔にあ る流体に角運動量が生じることを特徴とする特許請求の範囲第６３項記載のろ過 特性を高める方法。 ６５．フィルタ・エレメントが約６インチ直径を有する場合に、間隔が約四分の 一インチであることを特徴とする特許請求の範囲第６４項記載のろ過特性を高め る方法。 ６６．フィルタ・エレメントが約１２インチ直径を有する場合に、間隔が約二分 の一インチであることを特徴とする特許請求の範囲第６４項記載のろ過特性を高 める方法。 ６７．フィルタ・エレメントが約１６から１８インチ直径を有する場合に、間隔 が約四分の三インチであることを特徴とする特許請求の範囲第６４項記載のろ過 特性を高める方法。 ６８．処理流体をハウジング内に注ぐと、前記ハウジング内に同心状に配置され 、フィルタ・エレメントを取り付けた静止フィルタ積層ポスト内の処理流体導管 を介して処理流体がポートすることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の ろ過特性を高める方法。 ６９．透過物をフィルタ・エレメントからポートすると、静止フィルタ積層ポス ト内の浸透導管を通じて透過物を誘導することになる特許請求範囲第６８項記載 のろ過特性を高める方法。 ７０．ろ過特性を高める方法が、静止フィルタ積層ポスト内の濃縮水導管を介し てハウジングから濃縮水を誘導することから成ることを特徴とする特許請求の範 囲第６９項記載のろ過特性を高める方法。 ７１．複数のフィルタ・エレメントと複数のスペーシング要素とをフィルタ積層 ベースに交互に取り付けるステップと； 前記複数のフィルタ・エレメント、前記複数のスペーシング要素及び前記フィ ルタ積層ベースを回転可能なハウジング内に同心状に配置するステップとを含む 、動的渦フィルタアセンブリの作成方法。