(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面及び外面を備えている中空ハウジングと、
導入口及び濾過物導出口と、
前記中空ハウジングの内側に配置されている中空フィルタアセンブリであって、
内表面及び外表面を有しているフィルタ材料、及び
前記中空フィルタアセンブリの内部に位置決めされている回転式螺旋状ワイパであって、前記フィルタ材料の前記内表面に収集された個体を移動させるように構成されている前記回転式螺旋状ワイパ、
を備えている前記中空フィルタアセンブリと、
前記中空ハウジングの軸線に対して配向されている３つ以上のバッフルであって、前記中空ハウジングと前記中空フィルタアセンブリとの間に延在している前記バッフルと、
前記中空ハウジングと前記中空フィルタアセンブリとの間に配置されている３つ以上の流れ案内チャネルと、
を備えている流体濾過デバイスにおいて、
前記流れ案内チャネルが、前記フィルタ材料を通過する流体を前記濾過物導出口に向かって案内するように構成されており、
前記流れ案内チャネルそれぞれの境界が、前記バッフルのうち２つのバッフルと前記中空ハウジングの前記内面の一部分と前記フィルタ材料の前記外表面の一部分とによって形成されており、
前記流れ案内チャネルが、前記フィルタ材料を横断する逆流、及び、前記中空ハウジングと前記フィルタ材料との間における粒子の沈殿のうち少なくとも１つを低減させるように構成されていることを特徴とする流体濾過デバイス。
【請求項２】
３つ以上の前記バッフルが、前記中空ハウジングに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項３】
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、前記流れ案内チャネルの長手方向において一定の横断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項４】
内面及び外面を備えている中空ハウジングと、
導入口及び濾過物導出口と、
前記中空ハウジングの内部に位置決めされている中空フィルタアセンブリであって、前記中空フィルタアセンブリが、前記中空フィルタアセンブリの内部に位置決めされている回転式クリーニングアセンブリを備えており、前記回転式クリーニングアセンブリが、回転式螺旋状ワイパを備えている、前記中空フィルタアセンブリと、
内表面及び外表面を有しているフィルタ材料と、
前記中空ハウジングに対して配向されている３つ以上のバッフルによって形成されている３つ以上の流れ案内チャネルと、
を備えている流体濾過デバイスにおいて、
３つ以上の前記バッフルが、前記中空フィルタアセンブリの前記外表面と前記中空ハウジングの前記内面との間に配置されており、
３つ以上の前記バッフルが、前記中空フィルタアセンブリの長さ全体に亘って延在しており、且つ、前記中空フィルタアセンブリを前記中空ハウジングの中心に位置合わせしており、
３つ以上の前記バッフルが、前記中空ハウジングの前記内面から前記フィルタ材料の前記外表面に至るまで延在しており、
３つ以上の前記流れ案内チャネルそれぞれが、前記フィルタ材料の前記外表面と前記中空ハウジングの前記内面と前記バッフルのうち２つのバッフルとによって形成されており、
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、前記フィルタ材料を貫通する流体を前記濾過物導出口に向かって案内するように配置されており、
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、前記流れ案内チャネルの長手方向に沿って変化する横断面を備えており、
前記流れ案内チャネルが、前記フィルタ材料を横断する逆流、及び、前記中空ハウジングと前記フィルタ材料との間における粒子のうち少なくとも１つを低減させるように構成されていることを特徴とする流体濾過デバイス。
【請求項５】
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、流れの向きにつれて大きくなることを特徴とする請求項４に記載の流体濾過デバイス。
【請求項６】
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、バンプ、ディボット、又はリッジを備えていることを特徴とする請求項４に記載の流体濾過デバイス。
【請求項７】
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、第１の端部と第２の端部とを備えており、
前記第１の端部が、前記濾過物導出口に向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項８】
前記流体濾過デバイスが、前記導入口と流体連通している分散手段を備えており、
前記分散手段が、前記分散手段の長手方向に沿って１つ以上の開口を有しており、
前記分散手段が、前記中空フィルタアセンブリの全長に亘って延在していることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項９】
前記分散手段が、濾過されなかった流体を前記中空フィルタアセンブリの前記内表面に向かって分散するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１０】
前記流体濾過デバイスが、圧力レギュレータを前記導入口に備えており、背圧レギュレータを前記濾過物導出口に備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１１】
前記圧力レギュレータと前記背圧レギュレータとが、前記フィルタ材料における圧力を０．１ｐｓｉ〜１ｐｓｉに調節するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１２】
３つ以上の前記バッフルが、前記中空フィルタアセンブリの長さに沿ってハウジング壁の内面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１３】
３つ以上の前記バッフルが、前記中空フィルタアセンブリの長さに沿って前記フィルタ材料の外表面に固定されていることを特徴とする請求項１２に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１４】
３つ以上の前記流れ案内チャネルが、バンプ、ディボット、又はリッジを備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１５】
前記流れ案内チャネルが、前記フィルタ材料を横断する逆流を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１６】
前記流れ案内チャネルが、前記中空ハウジングと前記フィルタ材料との間における粒子の沈殿のうち少なくとも１つを低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１７】
前記流れ案内チャネルが、前記中空ハウジングと前記フィルタ材料との間における渦流の発生を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１８】
前記流れ案内チャネルが、前記中空ハウジングと前記フィルタ材料との間における滞留の発生を低減させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項１９】
前記流体濾過デバイスが、前記流れ案内チャネルのうち一の流れ案内チャネルに少なくとも１つの流通変更構造体を備えており、
前記流通変更構造体それぞれが、前記流れ案内チャネルそれぞれを通じて流れる流体に擾乱を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体濾過デバイス。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記流通変更構造体が、バンプ、ディボット、又はリッジを備えていることを特徴とする請求項１９に記載の流体濾過デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
外国でのまたは国内での優先請求項が、本出願と一緒に提出された出願データシート内において特定されているすべての出願は、参考のためここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、流体流れからの粒子の濾過に関するものであり、より詳細には、フィルタシステムや、さらには、フィルタシステムの使用、に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
フィルタシステムは、例えばクリーニングブラシや真空吸引スキャンデバイスや逆洗機構といったようなクリーニングデバイスを備えている。そのようなクリーニングデバイスは、手動やモータやタービンや渦といったような様々な手段によって、駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】本明細書には、先行技術文献は記載されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、既存の流体濾過デバイスは、流体流れ内に含まれている多量の固体を取り扱うという困難性を有している。一般に、システムが濾過を行っている際でも連続的に動作し得るクリーニング機構は、クリーニングのたびごとにフィルタシステムを停止させる必要のあるクリーニング機構と比較して、より効率的である。さらに、既存の連続型のクリーニング機構は、多くの場合、粒子の蓄積速度が最大クリーニング速度を上回った際には、時期尚早に汚染されてしまうことが避けられない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの見地においては、流体濾過デバイスが提供される。流体濾過デバイスは、例えば、流体から固体を分離するために、使用することができる。いくつかの実施形態においては、流体濾過デバイスは、導入口と濾過物導出口とを有した中空のハウジングを具備している。中空のフィルタアセンブリを、ハウジングの内部に配置することができる。フィルタアセンブリは、内表面と外表面とを有したフィルタ材料を備えることができる。いくつかの実施形態においては、ハウジングおよびフィルタアセンブリは、円筒形状とすることができる。クリーニングアセンブリを、いくつかの実施形態においては、ハウジング内に配置することができる。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、フィルタの内部に配置される。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、回転クリーニングアセンブリとされる。クリーニングアセンブリは、フィルタの内表面に対して流体を供給するための分散手段を備えることができる。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、回転する分散手段および１つまたは複数のワイパを備えている。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、フィルタの内部に設けられない。
【０００７】
流体濾過デバイスは、フィルタを通過した流体を、濾過物導出口に向けて案内するために、１つまたは複数の流体案内部材を備えることができる。いくつかの実施形態においては、流体案内部材を備えた流体濾過デバイスは、例えばフィルタの内部に配置されたクリーニングアセンブリといったようなクリーニングアセンブリを備えていない。いくつかの実施形態においては、流体案内部材は、廃棄可能なバッグやカートリッジフィルタと組み合わせて、あるいは、逆洗フィルタ等の自己クリーニングフィルタと組み合わせて、使用することができる。
【０００８】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数の流通案内用のチャネルを、フィルタアセンブリとハウジングの内部との間に配置することができる。流体案内用のチャネルは、フィルタを通過した流体を濾過物導出口に向けて案内し得るよう構成することができる。いくつかの実施形態においては、チャネルは、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの長さ全体にわたって延在する。いくつかの実施形態においては、チャネルは、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの長さの一部にわたって延在する。いくつかの実施形態においては、チャネルは、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの頂部を起点として下向きに延出される。いくつかの実施形態においては、チャネルの上方の領域により、各チャネルは、エア解放導出口に対して連通することができる。濾過前領域は、追加的に、エア解放導出口に対して連通することができる。
【０００９】
チャネルは、自身の長手方向にわたって一定の横断面積を有している。いくつかの実施形態においては、チャネルの横断面積は、チャネルの長手方向に沿った１つまたは複数の場所において変化することができる。チャネルの形状は、チャネルを通して流れる流体の流速が一定となるように、選択することができる。加えて、いくつかの実施形態においては、チャネル内に、バンプまたはリッジまたはディボットを設けることができる。このような構造は、流体流れ内に擾乱を生成するように機能することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態においては、チャネルは、１つまたは複数のバッフルから形成される。バッフルは、フィルタの長手方向軸線に対して配向させることができる。これにより、１つまたは複数のチャネルを形成することができる。いくつかの実施形態においては、バッフルは、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの長さ全体にわたって延在する。いくつかの実施形態においては、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの長さの一部にわたって延在する。いくつかの実施形態においては、バッフルは、フィルタおよび／またはフィルタアセンブリの頂部を起点として下向きに延出される。バッフルは、自身の長手方向にわたって一定の横断面積を有したチャネルを形成することができる。いくつかの実施形態においては、バッフルは、自身の長手方向に沿って可変的な横断面積を有したチャネルを形成する。例えば、バッフルは、例えば濾過物導出口に向けた向きといったような流れの向きにおいて、より広がっていくチャネルを有することができる。
【００１１】
バッフルは、フィルタアセンブリに対して、あるいは、ハウジングに対して、あるいは、これらの双方に対して、取り付けることができる。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のバッフルは、ハウジングに対して取り付けられている。バッフルは、ハウジング内においてフィルタアセンブリを位置合わせするように機能することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、チャネルは、少なくとも部分的には、ハウジング自体から形成される。いくつかの実施形態においては、チャネルは、少なくとも部分的には、フィルタアセンブリから形成される。
【００１３】
他の見地においては、流体を濾過するための方法が提供される。この方法においては、上述したような濾過デバイスを準備し、濾過デバイスを通して流体を通過させる。いくつかの実施形態においては、濾過デバイスを、ハウジングと、このハウジング内に配置された環状のフィルタと、フィルタとハウジングとの間に形成された１つまたは複数のチャネルと、を具備するものとする。チャネルは、フィルタの長手方向軸線に対して配向しており、なおかつ、フィルタの長手方向軸線に沿って延在している。流体は、フィルタの内部に対して供給される。例えば、分散手段を通して供給される。流体は、フィルタを通過し、１つまたは複数のチャネルが、フィルタ材料を通過した流体を、導出領域に向けて案内する。
【００１４】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のチャネルは、１つまたは複数のバッフルによって形成される。チャネルは、また、少なくとも部分的には、ハウジング自体によって、および／または、フィルタを保持しているフィルタアセンブリによって、形成することができる。いくつかの実施形態においては、バッフルは、ハウジングに対して取り付けることができ、フィルタに向けて延出させることができる。流体流れを案内することに加えて、バッフルは、いくつかの実施形態においては、ハウジング内にフィルタを位置合わせするように機能することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、チャネルは、自身の長手方向にわたって一定の横断面積を有している。いくつかの実施形態においては、チャネルは、自身の長手方向の少なくとも一部に沿って拡張された横断面積を有している。例えば、チャネルは、濾過物導出口に近づくにつれて、拡径することができる。チャネルは、また、１つまたは複数のバンプまたはリッジまたはディボットを有することができる。これらは、チャネルを通して流体が流れる際に擾乱を発生させるように機能する。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、チャネルは、このチャネルを通して流れる流体の流速が一定となるように構成される。
【００１７】
添付図面においては、例示のために様々な実施形態が図示されている。同様の参照符号は、同様の構成部材を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】フィルタシステムの一実施形態における主要な構成部材を示す斜視図である。
【図２】フィルタシステムの一実施形態を示す図であって、フィルタは、両端部のところにおいてハウジングに対してシールされており、クリーニングアセンブリは、ワイパを備えており、ここでは、ハウジングとフィルタと蓋とが断面図で図示されていて、クリーニングアセンブリは断面図ではない。
【図３】フィルタシステムの他の実施形態を示す図であって、フィルタアセンブリは、両端部のところにおいてハウジングに対してシールされており、クリーニングアセンブリは、ワイパと分散手段とを備えており、ここでは、ハウジングとフィルタと蓋とが断面図で図示されていて、クリーニングアセンブリは断面図ではない。
【図４】フィルタシステムのさらに他の実施形態を示す図であって、フィルタアセンブリは、一端部がハウジングに対してシールされており、他端部が蓋に対してシールされており、クリーニングアセンブリは、ワイパと分散手段とを備えており、ここでは、ハウジングとフィルタと蓋とが断面図で図示されていて、クリーニングアセンブリは断面図ではない。
【図５】フィルタアセンブリの一実施形態を示す図であって、フィルタアセンブリは、フィルタ支持構造と、フィルタ材料と、を備えている。
【図６】フィルタ材料を示す概略的な横断面図であって、フィルタ材料は、円滑な動作表面と、膨脹したポアと、を有している。
【図７】フィルタ材料を示す概略的な横断面図であって、フィルタ材料は、円滑な動作表面と、膨脹したポアと、を有しており、ポア開口の最小幅のところ（ポアの最も狭い部分）におけるポア開口の境界が、実質的に、動作表面上における局所的最高ポイントを規定している。
【図８】フィルタ材料の表面の一部を示す図であって、スロット形状ポアからなる交互パターンを有している。
【図９】フィルタ材料の表面の一部を示す図であって、スロット形状ポアからなる整列パターンを有している。
【図１０】クリーニングアセンブリ上のグルーブを示す図であって、グルーブには、ワイパのフレキシブルバッキングが取り付けられている。
【図１１】クリーニングアセンブリの一実施形態を示す図であって、螺旋パターンで等間隔に配置された複数の穴からなる分散手段を有している。
【図１２】クリーニングアセンブリの他の実施形態を示す図であって、螺旋パターンで配置された複数のスロットからなる分散手段を有している。
【図１３】フィルタシステムの一実施形態を示す断面図であって、クリーニングアセンブリは、導入チューブによって支持されている。
【図１４】フィルタシステムの一実施形態を示す断面図であって、クリーニングアセンブリは、ハウジングの一端部のところにおいてドライブシャフトによって支持されている。
【図１５】クリーニングアセンブリの一実施形態を示す斜視図であって、螺旋ワイパが、ハウジングの分散領域から収集領域を分割するための分割手段を形成している。
【図１６】フィルタシステムの動作のために使用し得るような、様々な流体システム構成部材の配置を有したフィルタシステムを概略的に示す図である。
【図１７】導入ハウジングと導出ハウジングと蓋とを備えてなる一実施形態を示す斜視図である。
【図１８】クリーニングアセンブリの一実施形態を示す斜視図である。
【図１９】フィルタアセンブリの一実施形態を示す斜視図である。
【図２０】濾過デバイスの一実施形態を示す断面図である。
【図２１】ハウジングを示す分解斜視図である。
【図２２】ハウジング内へのクリーニングアセンブリの挿入を示す斜視図である。
【図２３】ハウジング内へのフィルタの挿入を示す斜視図である。
【図２４】バッファを有したハウジングの一実施形態を示す斜視図である。
【図２５】ハウジングとフィルタとクリーニングアセンブリとを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書における方法やシステムや構成部材は、流体から固体を分離するためのフィルタシステムに関するものである。流体は、エアや、他のガスや、ウォータや、オイルや、燃料や、他の液体、を有することができる。いくつかの用途においては、濾過された流体は、最終製品とされる。そのような用途には、限定するものではないけれども、飲用水や、廃水や、リサイクルウォータや、灌漑や、水泳プールや、食品処理や、飲料処理や、オイルおよびガス製品からの生成水や、冷却タワーや、発電所や、海洋バラストや、ビルジ水、がある。例示するならば、飲用水は、多くの場合、より微細な粒子や汚染物質を除去するための一連をなす複数のフィルタによって、生成される。第１レベルの濾過または第２レベルの濾過は、自動ストレーナを有することができ、これにより、直径が１０ミクロンよりも大きな粒子を除去することができる。濾過された水は、その後、例えばウルトラフィルタやマイクロフィルタや逆浸透フィルタといったような微細フィルタへと、搬送される。上述したようなフィルタシステムのいくつかの実施形態は、このような用途に好適である。
【００２０】
他の用途においては、例えばバイオ燃料の生成や他のバイオマス技術といったような用途においては、粒子が、流体流れから除去され、濾過された固体が、所望の製品とされる。例示するならば、バイオディーゼルの製造を目的として、水から藻類を収穫することができる。藻類は、まず最初に、水から濾過され、スラリーの態様へと濃縮される。溶媒抽出や他の手法によって、藻類からオイルが抽出され、その後、エステル交換と称される化学的プロセスによって、バイオディーゼルへと変換される。上述したようなフィルタシステムのいくつかの実施形態は、液体成長媒体から藻類を除去するという目的に好適である。
【００２１】
ハウジングおよび蓋からなるアセンブリ
いくつかの実施形態においては、フィルタシステムは、中空ハウジングと、中空フィルタアセンブリと、を備えている。フィルタシステムは、クリーニングアセンブリと、蓋アセンブリと、を備えることができる。そのようなフィルタシステムの一実施形態が、図１に示されている。図１に示すフィルタシステム１０は、中空ハウジング１００と、中空フィルタアセンブリ２００と、クリーニングアセンブリ３００と、蓋アセンブリ４００と、を備えている。
【００２２】
中空ハウジングは、任意の様々な形状を有することができる。図示の実施形態においては、中空ハウジング１００は、全体的に円筒形状とされ、１つの部材から構成することができる、あるいは、例えばファスナーやｖ−バンドクランプや他の適切なコネクタといったようなもので互いに連結された複数の部材から構成することができる。これに加えて、図示のフィルタシステム１０は、ハウジング１００の一端部のところに蓋アセンブリ４００を備えている。蓋アセンブリ４００は、例えばファスナーやｖ−バンドクランプや他の適切なコネクタといったようなものによって、ハウジング１００に対して連結することができる。ハウジング１００と蓋アセンブリ４００とは、１つまたは複数の様々な材料から形成することができる。そのような材料の例には、プラスチックや、ファイバガラスや、ステンレススチールや、エポキシでコーティングされたスチール、がある。
【００２３】
フィルタアセンブリは、中空ハウジングの内部に適合する形状とされており、いくつかの実施形態においては、環状形状とされる。図示のように、フィルタアセンブリ２００は、中空シリンダの形状とされており、ハウジング１００の内部に配置されるとともにハウジング１００に対して同中心的に配置される。フィルタアセンブリ２００は、例えばフィルタメンブランといったようなフィルタ材料を有しており、いくつかの実施形態においては、フィルタフレームや他の支持構造を有することができる。いくつかの実施形態においては、フィルタアセンブリは、両端部が全体的に開放されており、両端部のところにおいて、例えばシールを介した態様でもって、ハウジングに対して当接している。シールの例には、ｏ−リングや、ｘ−リングや、ｕ−カップや、ガスケット、がある。図示の実施形態においては、フィルタアセンブリ２００は、一端部においてハウジング１００をシールし、他端部において蓋アセンブリ４００をシールする。蓋およびハウジングの他端は、フラットな形状や、半楕円形や、半円形や、他の適切な形状、とすることができる。
【００２４】
ハウジングと蓋との組合せは、導入口と、濾過物の導出口と、ドレイン導出口と、の１つまたは複数を有している。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数の導入口は、一般に、フィルタシステムの一端部のところに配置され、１つまたは複数の濾過物の導出口および１つまたは複数のドレイン導出口は、一般に、フィルタシステムのうちの、１つまたは複数の導入口が配置されている一端部とは反対側の端部のところに、配置される。他の実施形態においては、他の構成を使用することができる。１つまたは複数の導入口および導出口は、ハウジングの側壁とハウジングの端部と蓋との任意の組合せのところに配置することができる。導入口は、供給源からフィルタアセンブリの内部へと流体が流れるための経路を提供する。フィルタアセンブリのところにおいては、流体は、フィルタ材料の動作表面に対して接触する。濾過物の導出口は、フィルタ材料を通過した流体がハウジングから導出されるための経路を提供する。ドレイン導出口は、フィルタ材料を通過しなかった流体および／または固体をハウジングから除去するための経路を提供する。
【００２５】
図２，３に示すようにしてフィルタアセンブリがハウジングに対してシールされたときには、あるいは、図４に示すようにしてフィルタアセンブリがハウジングと蓋とに対してシールされたときには、濾過前の流入領域２１０と濾過後の流出領域２１２とが形成される。これらの領域２１０，２１２は、フィルタ材料２１４を通してのみ連通している。導入口１０１と、導入領域１１８と、ドレイン導出口１０３とは、フィルタ２１４の内側において、流入領域２１０に対して連通している。他方、濾過物の導出口１０２は、フィルタ２１４の外側において、濾過後の流出領域２１２に対して連通している。ドレイン導出口１０３は、収集領域１１６に対して連通することができる。収集領域１１６には、濾過されなかった流体と濾過後の固体とが収集される。フィルタシステム１０の動作時にフィルタ材料２１４の動作表面上に収集される固体は、収集領域に対してのワイパ３１６の作用によって、移動させることができる。分割手段３２５を、収集領域１１６と濾過前領域２１０との間に配置することができる。いくつかの実施形態においては、例えば濾過後の流体が液体である場合には、濾過物の導出口１０２は、ハウジング上において、フィルタシステムからのエアの排出を容易とする向きで、配置される。これは、例えば、濾過物の導出口１０２を、フィルタ材料２１４の最高ポイントのところにあるいは最高ポイントよりも上方に配置することによって、実施することができる。これにより、エアパージバルブを設ける必要がない。しかしながら、濾過物の導出口１０２およびハウジングのそのような向きは、必須ではなく、いくつかの実施形態においては、ハウジング１００にはエアパージバルブが設けられる。
【００２６】
図２，３は、導入口１０１が、濾過物の導出口１０２と同じ端部に配置されており、なおかつ、濾過物の導出口１０２とは反対側の側壁上に配置されているような実施形態を示している。図４は、導入口１０１が、ハウジングのうちの、ドレイン導出口１０３と同じ端部に配置されているような実施形態を示している。
【００２７】
フィルタアセンブリ
いくつかの実施形態においては、中空シリンダ形状のフィルタアセンブリ２００は、図５に示すように、フィルタ材料２３２と支持構造２３０とを有している。しかしながら、いくつかの実施形態においては、フィルタ材料２３２は、支持構造２３０を必要とすることがなく、支持構造を使用しないものとされる。いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、表面フィルタとされる。図２，３，４に示す実施形態においては、流体は、フィルタの内側の濾過前領域２１０から、フィルタの外側の濾過後領域２１２へと、通過する。これにより、濾過された粒子は、フィルタ２１４の動作表面をなす内表面上に収集される。適切なフィルタ材料には、限定するものではないけれども、電気鋳造されたスクリーンや、スタック型のディスクフィルタや、織物や、メンブランや、編み込み金属や、エッチングされた金属スクリーンや、ウェッジワイヤフィルタ、がある。フィルタ材料は、図５の実施形態のように、環状構造を形成するようにして配置することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態においては、支持構造が使用される。例えば、スクリーンや織物や他のメンブランといったような薄いフィルタ材料に対して、支持構造を使用することができ、これにより、典型的には環状形状や円筒形状といったような所望の形状を維持することができる。支持構造は、フィルタの各端部のところにシールを有することができる、あるいは、ハウジングの各端部のところのシールに対して当接することができる。いくつかの実施形態においては、ＰＶＣ製のプラスチック支持構造を使用することにより、中空シリンダ形状のフィルタ材料を支持することができる。他の実施形態においては、支持構造は、複数の開口を有し、これら開口は、フィルタ材料によってカバーされる。
【００２９】
支持構造は、１つまたは複数の部材から構成することができる。図５に示すように、支持構造２３０は、３つの構成部材から組み立てることができる。すなわち、２つの中実チューブ状端部キャップ２０１と、リブ２３８からなるメッシュを有した１つの中央支持部分２０２と、から組み立てることができる。端部キャップ２０１の各々は、シールを有することができる。例えば、各端部キャップ２０１は、ｏ−リング２２０を収容するためのｏ−リング用のグルーブを有することができる。支持体２３０がＰＶＣから形成されている実施形態においては、ＰＶＣ溶媒セメントを使用することにより、３つの構成部材を連結することができ、同時に、フィルタ材料がなす円筒形状の双方の開放端部を捕捉することができる。フィルタアセンブリの他の実施形態においては、フィルタ材料が、注入モールド内に配置され、フレームが、１つまたは複数のステージにおいて、フィルタ材料上へと直接的に成型される。プラスチック製のフレームは、例えばＰＶＣやポリプロピレンやポリカーボネートといったようなものも含めた、多数の適切なプラスチック材料から形成することができる。本発明の他の実施形態においては、支持構造の１つまたは複数の構成部材は、ステンレススチールや他の適切な材料から形成され、フィルタ材料に対して溶接または結合される。他の実施形態においては、中央の支持部分は、スクリーン材料のオーバーラップによって形成することができる。スクリーン材料は、例えば、プラスチックや金属とすることができる。中央の支持部分は、フィルタ材料に対して溶接または結合することができる。他の実施形態においては、フィルタ材料は、フィルタ材料の外側まわりにおいて螺旋形状で巻回されたウェッジワイヤによって、支持することができる。
【００３０】
フィルタ材料にわたっての圧力差は、ここではメンブラン間圧力とも称されるものであって（フィルタ材料は、必ずしもメンブランから形成されているわけではないけれども）、フィルタ材料を通しての流れを引き起こす。メンブラン間圧力は、典型的には、濾過プロセスの全体にわたって一定値に維持される。しかしながら、状況によっては、例えばクリーニングのためといったような状況によっては、変化させることができる。いくつかの実施形態においては、メンブラン間圧力は、１０ｐｓｉ以下とすることができ、例えば０．１〜１０ｐｓｉとすることができる。他の実施形態においては、メンブラン間圧力は、０．１〜３ｐｓｉや、０．１〜２ｐｓｉや、０．１〜１ｐｓｉ、とすることができる。メンブラン間圧力の急激な飛躍は、フィルタが急激に閉塞した場合に、起こり得る。この理由のために、フィルタは、少なくとも２０〜３０ｐｓｉという範囲の差圧を維持し得るよう構成される。しかしながら、いくつかの実施形態においては、１５０ｐｓｉ以上の圧力を維持することができる。
【００３１】
上述したように、適切なフィルタ材料には、限定するものではないけれども、電気鋳造されたスクリーンや、スタック型のディスクフィルタや、織物や、メンブランや、プラスチック製織物や、プラスチック製メンブランや、編み込み金属や、エッチングされた金属スクリーンや、ウェッジワイヤフィルタ、がある。いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、複数のポアを有している。ポアの最大幅は、０．１ミクロン〜１５００ミクロンとされる。他の実施形態においては、ポアは、１〜５００ミクロンという最大幅を有することができる、あるいは、１〜５０ミクロンという最大幅を有することができる。フィルタを通してのポア幅の変化は、フィルタ材料の重要な特徴点とすることができる。いくつかの実施形態においては、ポア幅の絶対的な変化は、最小化される。そのような変化を、ポア幅のパーセントとして測定することは、通常的である。いくつかの実施形態においては、ポア幅の変化は、±１％〜±３０％という範囲とすることができる。例えば精度の高い電気鋳造スクリーンを有した実施形態といったような他の実施形態においては、精度は、±０．１ミクロン〜±５ミクロンという範囲でミクロン単位で測定することができる。いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、膨脹穴を有している。膨脹穴は、動作表面のところにおける大きさが、反対側の表面のところにおける大きさと比較して、より小さなものとされている。しかしながら、様々なポア形状を使用することができ、特定の用途においては、当業者であれば、適切な幅や形状や他の属性を有したポアを備えたフィルタ材料を選択することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、精度の高い電気鋳造されたスクリーンとされる。電気鋳造スクリーンは、例えばニッケルや金や白金や銅といったような様々な金属から形成することができる。このタイプのフィルタ材料は、実質的に円滑な動作表面と、規則的な形状とされた膨脹穴と、を有することができる。つまり、ポアは、動作表面のところにおける大きさが、反対側の表面のところにおける大きさと比較して、より小さなものとされている。いくつかの実施形態においては、ポアは、円錐形状とすることができる。このタイプのスクリーンは、最小ポイントのところにおける０．１ミクロンから１５００ミクロンというサイズ範囲のポアを有したものとして、使用することができる。しかしながら、より大きなサイズのポアや、より小さなサイズのポアを、利用することができる。いくつかの実施形態においては、精度の高い電気鋳造スクリーンが、５〜５０ミクロンという範囲での濾過を行うために使用され、最小ポイントのところにおいて対応幅を有したポアを備えている。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、精度の高いニッケル製の電気鋳造スクリーンを有したフィルタ材料が使用される。そのようなスクリーンの１つは、オランダ国の Stork Veco BV 社から入手可能な Veconic Plus Smooth と称されるものである。それは、５〜５０ミクロンという範囲での濾過を行うに際して、特に好適である。
【００３４】
フィルタ材料は、複数のポアを有することができる。ポアの内表面は、直線状とすることも、凹状とすることも、凸状とすることも、できる。いくつかの実施形態においては、図６に示すように、フィルタ材料２３２は、フィルタの動作表面２１４のところにおいてその形状が最小であるようなポアを有している。フィルタが円筒形状あるいは環状形状であるようないくつかの実施形態においては、動作表面は、内表面とすることができる。ポアは、内表面から外表面に向けてフィルタを通して、同じ幅とすることができる、あるいは、幅が徐々に大きくなるものとすることができる。いくつかの実施形態においては、ポアは、膨脹領域２３６を有している。ポアは、動作表面から反対側の表面に向けて、漸次的により大きく開口していく。これにより、ポア開口２３４を通過し得る程度に十分に小さな粒子２４２は、ポアの内部２３６に留まることがない。このタイプの表面フィルタは、動作表面２１４上においてフィルタ材料を通過し得ない程度に大きな粒子２４０を捕捉する。多くの場合、ポアの開口部分２３４のところに捕捉する。これにより、このタイプの表面フィルタに対しては、クリーニング機構を作用させることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態においては、フィルタの動作表面は、円滑なものとされる。フィルタの円滑な動作表面は、実質的にフラットなものとし得るけれども、動作表面は、例えば図７に示すような起伏構造といったような小さな起伏構造を有することができる。このような起伏構造は、急峻な段差２３８や、漸次的な谷２３９、とすることができる。しかしながら、フィルタは、好ましくは、濾過時にポアを通過し得ない粒子が動作表面上の最も高い局所的ポイントのところに保持され得るような、構造とされる。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、ポア開口の最も狭い部分２３３は、ポアの近傍において、動作表面２１４上の最も高いポイントを実質的に規定する。他の実施形態においては、ポア開口の最も狭い部分２３１は、円滑な動作表面２１４上の局所的最高ポイントよりわずかに下方に位置することができる。例えば、ポア開口の最も狭い部分は、ポア開口の幅の半分よりも小さな深さのところに位置することができる。よって、２０ミクロンという最も狭い開口部分を有した開口の場合には、この２０ミクロン開口は、ポアの近傍において、円滑な動作表面上の最高ポイントから１０ミクロン未満だけ低いところに位置することとなる。これにより、クリーニング機構は、ポアを閉塞する粒子２４０に対して実質的に接触することができ、それら粒子２４０を、ポア開口から拭い去ることができる。フィルタ材料のうちの、ポアどうしの間に位置した領域は、バー２５２と称される。
【００３７】
ポアは、平面視において様々な形状を有することができる。例えば、円形や、正方形や、スロット形状、を有することができる。図８，９に示すように、スロット形状のポア２５０は、幅よりも長さの方がより長いものであって、いくつかの実施形態において使用される。スロット形状のポア２５０は、開口領域の幅と長さとが同等であるような小さな円形のポアや正方形のポアと比較して、流体抵抗がより小さいという傾向を有している。スロット形状のポア２５０の欠点は、スロット幅よりも実質的に長いような細長い粒子を通過させ得ることである。しかしながら、そのような細長い粒子は、それほど一般的ではない。それでもなお、いくつかの実施形態においては、円形形状のポアや、正方形形状のポアや、不規則形状のポアが、使用される。
【００３８】
いくつかの実施形態においては、フィルタは、１０〜１０，０００ミクロンという厚さを有することができる。これは、図７の例示としての一実施形態においては、バー厚さ２５３として図示されている。いくつかの実施形態において使用されるような、電気鋳造ニッケルスクリーンは、一般に、１５０〜３００ミクロンという厚さを有している。しかしながら、これよりも薄いものや、あるいは、厚いもの、とすることができる。フィルタ材料をなすシートは、多数のポアを有している。いくつかの実施形態においては、実質的にすべてのポアは、概略的に同じ長さおよび幅を有している。ポアは、任意の形状とすることができる。いくつかの実施形態においては、ポアは、円形とされる。他の実施形態においては、ポアは、その長さがその幅よりも大きなものとされる。いくつかの実施形態においては、各ポアの長さは、一般に、４００〜５００ミクロンとされる。例えば、約４３０ミクロンとされる。しかしながら、これよりも長いものとも、あるいは、これよりも短いものとも、することができる。ポアの幅は、濾過の特定の用途に関して、選択することができる。いくつかの実施形態においては、０．１〜１５００ミクロンという範囲の幅や、１〜５００ミクロンという範囲の幅や、１〜５０ミクロンという範囲の幅、が使用される。いくつかの用途においては、例えば凝集を起こすことなく微小藻類や酵母菌を収穫するといったような用途においては、０．１〜１ミクロンという範囲の幅を使用することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態においては、複数のポアは、図８に示すポア２５２のように交互パターンでもって配置することができる。しかしながら、複数のポアは、また、図９に示すように、非交互パターンで配置することもできる。図８，９には、バー２５２も図示されている。非交互パターンを有したスクリーンは、交互パターンを有したスクリーンと比較して、一般に、より脆弱なものであって、よりフレキシブルな傾向がある。
【００４０】
いくつかの実施形態においては、フィルタ材料のすべてのポアの開口領域の合計は、濾過速度を最大化し得るように、最大化される。小さなポアの場合には、単位長さあたりのポアの数を、任意の与えられた方向において、最大化することができる。多くのスクリーンにおいて、例えば膨脹ポアを有した電気鋳造ニッケルスクリーンの場合には、ポアの最大の開口領域は、シート厚さに対して反比例する傾向がある。すなわち、より厚いシートほど、ポアの数が少ない。所定の方向における単位長さあたりのポアの数は、多くの変数によって影響される。そのような変数の１つは、スクリーンを製造する際のリソグラフィープロセスである。
【００４１】
いくつかの実施形態においては、スクリーンは、２００ミクロンという厚さを有することができ、ポアは、２０ミクロンという幅と、４３０ミクロンという長さと、を有することができ、スロットに対して垂直な方向においては、１インチあたりにつき１６０個のポアであり（６２９９個／ｍ）、かつ、スロットに対して平行な方向においては、１インチあたりにつき４０個のポアである（１５７５個／ｍ）というメッシュ状で配置される。個の構成は、約９％という開口領域に相当する。
【００４２】
いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、例えば中空の円筒構造や環状構造といったような中空構造の態様とされる。継ぎ目なしの中空シリンダを使用することができる。そのような継ぎ目なしの中空シリンダは、例えば電気鋳造プロセスによって製造することができる。他の実施形態においては、シリンダは、フィルタ材料からなる複数のシートから形成することができる。この場合には、シリンダの継ぎ目が溶接によって形成される。エッジの連結手法は、当業者には公知であり、例えば、抵抗溶接や半田付けがある。これにより、フィルタ材料からなる任意のサイズのおよび任意の長さのシリンダを、製造することができる。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、例えば電気鋳造ニッケルスクリーンや他のタイプの電気鋳造金属スクリーンといったようなフィルタ材料は、まず最初に、例えば一辺の長さが１ｍといったような正方形のシートとして形成される。その後、フィルタ材料は、フィルタとして適切なサイズにトリミングされる。フィルタ材料は、製造方法に依存して、例えば利用可能な電気鋳造設備に依存して、より多数のシートからあるいはより少数のシートから、形成することができる。トリミングされたシートは、フレキシブルなものであり、シリンダの形状に保持される。その状態でエッジどうしが、溶接される、あるいは、銀半田付けされる、あるいは、当業者に公知な他のプロセスによって連結される。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、所望の特性を付与するために、あるいは、所望の特性を改良するために、１つまたは複数の材料によってコーティングされる。例えば、硬さや腐食耐性といったような属性を付与するために、ニッケルリン合金のコーティングや、クロム合金のコーティングや、他の適切な金属合金のコーティング、を使用することができる。他の例においては、フィルタ材料は、銀によってコーティングすることができる。これにより、抗菌特性を付与することができる。また、フィルタ材料は、ＰＴＦＥを含有した複合体によってコーティングすることができる。これにより、摩擦を小さなものとすることができる。いくつかの実施形態においては、電気鋳造ニッケルスクリーンは、一般に、ニッケル基材を有しており、上述したような１つまたは複数の追加的なコーティングを有することができる。
【００４５】
フィルタの汚染は、一般に、２段階で発生する。まず最初に、粒子が、フィルタ材料のポアを閉塞し、これにより、実効的な開口領域を低減させる。これは、単に、「ポアの閉塞」と称される。次に、複数の粒子からなる層が、フィルタ材料表面のところで集積し、「ケーキ」層と称されるものを生成する。これは、濾過速度の減少を引き起こす。例えば電気鋳造ニッケルスクリーンに関しては、クロスフロー濾過が、汚染を遅らせるに際して効果的であることが示されている。この動作モードは、一般に、フィルタの汚染に関して優秀な手法であると考えられる。しかしながら、クロスフロー流れは、濾過物が所望の製品である場合には、流入の最大回収率を制限する。その結果、例えば藻類や酵母菌の収穫といったような用途においては、濾過物が製品とされていることのために、最大固体濃度を制限する。
【００４６】
表面フィルタは、機械的手段によってその場でクリーニングされることに関して、好適である。本発明によるフィルタシステムおよび方法における様々な実施形態においては、様々な自動的な機械的クリーニング技術を、単独であるいは組み合わせて使用することができる。いくつかの実施形態においては、逆洗を使用することができる。逆洗の場合には、フィルタを通しての順方向の流れを、全体的に停止させ、一時的に逆流させる。これにより、ポアを閉塞している粒子やケーキ層の全体を除去する。固体を含有した逆洗液体は、例えばドレイン導出口といったような排出バルブを通して、除去される。場合によっては、フィルタスクリーンのクリーニングを補助するために、クリーニングブラシやワイパの動作が組み合わされる。他の実施形態においては、真空吸引スキャニングを使用することができる。その場合には、１つまたは複数のノズルが、フィルタ表面を走査する。ノズルは、大きな真空吸引力を有しており、これにより、ノズルの近傍においては、フィルタスクリーンを通して液体を局所的に逆流させることができる。これにより、フィルタスクリーンからケーキ層が剥がされて排出バルブへと送達されて廃棄される。これにより、フィルタスクリーンの残部を、通常通りに動作継続させつつ、フィルタスクリーンのうちの小さな部分をクリーニングすることができる。フィルタの逆洗が、クリーニングサイクルの停止時間を必要とするのに対して、フィルタの真空吸引スキャニングは、正味の濾過速度を低減させるものの、動作を継続しながら行うことができる。クロスフロー濾過の場合と同様に、双方のシステムにおける逆洗流れは、濾過物が所望の製品である場合には、最大回収率を制限し、濾過物が製品である場合の最大固体濃度を制限する。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、ワイパの使用だけによってクリーニングされる。よって、逆洗および／またはクロスフローは、使用されない。他の実施形態においては、フィルタ材料は、逆洗によってあるいはクロスフローによってクリーニングされる。いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、逆洗を併用しつつ、あるいは、クロスフローを併用しつつ、あるいは、逆洗とクロスフローとの双方を併用しつつ、ワイパによってクリーニングされる。膨脹穴と円滑な動作表面とを有したような電気鋳造ニッケルスクリーンが、ワイパによるクリーニングに関して、好適である。
【００４８】
クリーニング時には、濾過物をなす粒子は、例えばワイパによっておよび／またはクロスフロー速度によって、フィルタ材料の表面を横断して駆動される。一般に、フィルタ材料のスロット形状ポアを、ポアの長手方向寸法が濾過物粒子の移動経路に対して実質的に垂直であるように、配向させることが有利である。よって、いくつかの実施形態においては、フィルタ材料は、ポアの長手方向がワイパの移動方向に対して垂直であるような配向性とされたスロット形状ポアを有している。
【００４９】
ワイパが実質的に直線形状であってシリンダ形状フィルタの内部で回転する場合には、粒子は、フィルタの軸線方向に沿って駆動されるのではなく、フィルタまわりに円形に駆動される。この場合、スロットは、フィルタの軸線方向に対して平行な向きとすることができる。
【００５０】
ワイパは、また、螺旋の態様とすることができる。その場合、粒子は、シリンダ形状フィルタの表面上において、螺旋経路に沿って押圧されることができる。螺旋のピッチに応じて、経路は、フィルタの軸線方向寄りの向きとすることも、あるいは、フィルタの周縁方向寄りの向きとすることも、できる。フィルタ材料がスロット形状ポアを有している場合には、スロットは、経路に対して垂直であるような向きとすることができる。しかしながら、いくつかの実施形態においては、例えば製造的な制限のために、スロット形状ポアが軸線方向に配向したフィルタ材料や、あるいは、スロット形状ポアが周縁方向に配向したフィルタ材料、が使用される。
【００５１】
クリーニングアセンブリ  −  ワイパ
クリーニングアセンブリは、フィルタアセンブリの内部に配置することができる。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、例えば図２に示すように、１つまたは複数のワイパを備えている。流体は、ハウジングの導入口から移動することができる。例えば図２の場合には、流体は、クリーニングアセンブリの周囲を移動することによってフィルタ材料の内壁に対して接触することができる。あるいは、例えば図３，４の場合には、流体は、クリーニングアセンブリを通過して、フィルタ材料の内壁に対して接触することができる。濾過された粒子は、フィルタの内側の動作表面上に収集される。クリーニングアセンブリが回転することにより、動作表面に沿って濾過物粒子を移動させつつワイパの先端へと収集することにより、ワイパが、フィルタの動作表面をクリーニングする。ワイパは、また、粒子を表面から浮かせることができ、これにより、流体内へとあるいはワイパ上へと粒子を移動させることができる。
【００５２】
１つまたは複数のワイパは、直線形状とすることも、あるいは、他の有効な形状とすることも、できる。いくつかの実施形態においては、ワイパは、クランプアセンブリの長手方向に沿って実質的に螺旋形状の態様とされる。例えば、図３，４におけるワイパ３１６を参照されたい。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、単一の螺旋形状ワイパを有している。他の実施形態においては、クリーニングアセンブリは、２つまたはそれ以上の螺旋形状ワイパを有している。螺旋形状ワイパは、ハウジングの一端に向けて、フィルタ表面に沿って、粒子を押し込む。ハウジングのその一端においては、粒子を、収集領域内に収集することができる。ワイパ上における粒子の濃度は、典型的には、ハウジングの収集領域の方向において増大することとなる。
【００５３】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数の螺旋形状ワイパは、固定ピッチを有しており、他の実施形態においては、１つまたは複数の螺旋形状ワイパは、可変ピッチを有している。螺旋ワイパの典型的なピッチは、例えば直径が４インチの円筒形状フィルタに関しては、クリーニングアセンブリの６インチごとに１回転をなすものとされる。言い換えれば、１インチあたりにつき、６０°という角度をなす。しかしながら、これよりも、大きいものとも、また、小さなものとも、することができる。いくつかの実施形態においては、螺旋形状ワイパは、１インチあたりにつき、１０〜３６０°というピッチを有している。可変ピッチのワイパは、クリーニングアセンブリの長手方向に沿って変化するピッチを有している。これは、ワイパ上への粒子の蓄積に対応するためである。例示するならば、ピッチは、クリーニングアセンブリのうちの、収集領域から遠い方の端部のところにおける１インチあたり１０°という角度から、クリーニングアセンブリのうちの、収集領域に対して最も近い端部のところにおける１インチあたり３６０°という角度へと、変化することができる。
【００５４】
一般に、フィルタの表面に沿ったワイパの速度を、１秒あたりにつき１００インチという値未満へと制限することが有利である。しかしながら、その値は、フィルタの構成やワイパの構成に依存して、より大きいものとも、また、より小さなものとも、することができる。ワイパがフィルタ材料に対して接触する実施形態においては、ワイパとフィルタ材料との間の摩擦が、ワイパの摩耗や、フィルタ材料の摩耗や、これら双方の摩耗、を引き起こす。ワイパ速度を大きくすると、ハウジングの濾過前領域により多くの乱流を引き起こす傾向がある。これは、収集領域に向けての粒子の移動に対して干渉しかねない。ワイパは、また、粒子を、より小さな粒子へと、分解することができる。そのような小さな粒子は、フィルタ材料を通過する。ワイパ速度が制限されたときには、フィルタ材料上におけるクリーニング頻度は、ワイパの数を増加させることにより、増加させることができる。クリーニングアセンブリは、典型的には、１個〜１０個のワイパを有することができる。例えば、２個や、４個や、８個のワイパを有することができる。しかしながら、より多くの数のあるいはより少ない数のワイパを有することができる。
【００５５】
ワイパは、例示するならば、ブラシや、スキージや、スクレーパ、の態様とすることができ、剛直なものともあるいはフレキシブルなものともすることができる。一実施形態においては、複数のワイパのすべてが、同じ態様のものとされる。他の実施形態においては、複数のワイパは、複数の態様の組合せとされる。ブラシは、一般的には、例えばナイロン（登録商標）やポリプロピレンやポリエステルといったような非研磨性のプラスチックファイバから形成される。しかしながら、ブラシは、他の適切な材料から形成することもできる。粒子のサイズが減少するにつれて、ブラシは、有効性の小さなものとなる傾向があり、スキージが、より効果的なものとなる。スキージは、天然ゴムや、ポリウレタン等の合成ゴム、から形成することができる。他の実施形態においては、１つまたは複数のワイパは、スクレーパを有することができる。スクレーパは、ポリカーボネートやＰＴＦＥ等の適切なプラスチックや、他の適切な材料から、形成することができる。
【００５６】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のワイパは、例えばブラシやスキージといったようなワイパを偏向させることにより、フィルタの表面に対して押圧される。他の実施形態においては、少なくとも１つのワイパ３１６は、フィルタの表面２１４に対して接触することがなく、表面からわずかだけ離間した位置にまで延出される。いくつかの実施形態においては、ワイパは、フィルタの表面から、０．００１〜０．１インチだけ離間した位置にまで、例えば０．０１インチだけ離間した位置にまで、延出される。これにより、ワイパが回転することによって、ワイパをフィルタ材料の表面に対して実際に接触させることなく、粒子を表面に沿って押し込む傾向がある局所的クロスフローを引き起こすことができる。
【００５７】
ワイパは、一端または両端のところにおける構造によって、および／または、図２，３，４に示す中央構造によって、支持することができる。中央構造は、中実なものともあるいは中空なものともすることができ、任意の様々な適切な横断面形状を有することができる。例示するならば、円形や多角形という横断面形状を有することができる。本発明の一実施形態においては、中央構造は、実質的に円形とされ、この中央構造の外表面上に、１つまたは複数のグルーブを有している。図１０に示すように、ワイパ３１６は、フレキシブルバッキング（フレキシブルな背当て）３２２を有することができる。このフレキシブルバッキング３２２は、中央構造のグルーブ３２０内に挿入される。いくつかの実施形態においては、ワイパは、グルーブ３２０内に接着される。他の実施形態においては、グルーブ３２０は、図１０に示すように、鳩尾形状あるいは他の適切な形状を有しており、これにより、ワイパ３１６を保持することができる。一実施形態においては、ワイパは、グルーブの長手方向に沿った摩擦力によって、所定位置に保持される。他の実施形態においては、ワイパは、プラグや端部キャップや他の適切な手段によって、保持される。他の実施形態においては、１つまたは複数のワイパは、円滑な支持構造に対して接着される。上述したように、他の実施形態においては、ワイパは、自己支持性のものとされ、ワイパの長手方向に延在する支持構造に対して取り付けられない。しかしながら、ワイパは、一端または両端のところにおいて支持されることができる。
【００５８】
クリーニングアセンブリ  −  分散手段
いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリの中央構造は、中空チューブを有している。この中空チューブは、フィルタアセンブリのための分散手段として機能することができる。中空チューブは、フィルタの長手方向に対して平行な向きとされる。分散手段は、少なくとも１つの開口端を有している。この少なくとも１つの開口端は、ハウジングの導入口に対して流体連通している。例えば、分散手段は、図４に示すように、導入口１０１に対して直接的に連通することができる。あるいは、分散手段は、図３に示すように、１つまたは複数の導入口１０１に対して連通している導入領域１１８に対して、連通することができる。
【００５９】
分散手段は、フィルタの長さの全体にわたって延在することができ、長手方向に沿って１つまたは複数の開口を有している。開口は、フィルタ表面の選択された部分に対して流体を分散させるためのものである。分散手段内の１つまたは複数の開口は、分散手段の長手方向に対して、実質的に垂直なものとすることができる。開口は、例えば、製造が容易であるといったような理由から、円形穴とすることができる。しかしながら、開口は、また、多角形形状や、スロット形状や、他の様々な適切な形状、とすることができる。開口は、分散手段からフィルタ表面に向けて外向きに突出したチューブや他の構造を有することができる。そのようなチューブや他の構造は、流体を、フィルタ表面に対して案内する。図１１には、複数の開口３１４を有した分散手段３１０が、図示されている。
【００６０】
いくつかの実施形態においては、３６０°にわたって、分散手段は、フィルタの動作表面に対して順次的に流体を案内することができる。図１１に示す実施形態においては、すべてが互いに同じサイズとされた複数の開口３１４が設けられている。例示するならば、これらの開口は、円形穴とすることができ、穴の直径は、約０．２５インチとすることができ、穴どうしの中心間離間距離は、分散手段の長手方向に沿って約０．５０インチとすることができる。他の実施形態においては、同じ分散手段内の複数の開口は、互いに異なるサイズとすることができる。一般に、フィルタの選択された部分の各々に対して分散される流体量および流体圧力をバランスさせ得るように、開口のサイズが設定されることが有利である。よって、開口は、導入口から離間するにつれて、および／または、分散手段内のうちの、導入口に対して連通した開口から離間するにつれて、漸次的により大きなものとすることができる。開口は、円形穴の態様とすることができ、穴の直径は、ハウジングの導入口から離間するにつれて、漸次的により大きなものとされる。
【００６１】
いくつかの実施形態においては、開口は、分散手段の中心軸線から径方向外向きを向いたものとされる。他の実施形態においては、開口は、分散手段の中心軸線からオフセットされ、分散手段の中心軸線に対して正接をなすラインを向いたものとされる。分散手段の中心軸線からオフセットされた開口は、フィルタ表面に対して接線方向をなす速度成分を有した流れを生成する。本発明のいくつかの実施形態においては、接線方向速度は、クリーニングアセンブリの回転を補助する。これに加えて、このクロスフローは、汚染を遅らせ得るとともに、性能を向上させることができる。
【００６２】
クリーニングアセンブリが、分散手段と１つまたは複数のワイパとの双方を有している場合には、複数の開口がなすパターンは、ワイパの形状に適合したものとすることができる。これは、例えば、図１１，１２に示されている。図１１，１２においては、複数の開口３１４がなすパターンは、１つまたは複数のワイパ３１６の形状に対して全体的に適合している。よって、螺旋形状のワイパ３１６の場合には、複数の開口３１４は、螺旋パターンをなすこととなる。一実施形態においては、複数の開口３１４は、図１１に示すように、螺旋パターンをなす。他の実施形態においては、複数の開口３１４は、図１２に示すように、１つまたは複数の螺旋形状のスロットをなす。開口のサイズは、分散手段の長手方向に沿って、変化することができる。例えば、スロット幅が、分散手段３１０の長手方向に沿って、変化することができる。スロット幅は、分散手段内への導入口からの距離に伴って、増大することができる。
【００６３】
２つ以上のワイパが存在する場合には、一般に、複数の開口は、各ワイパごとにパターンを形成する。複数の開口がなすパターンは、ワイパどうしの間に位置する。すなわち、２つのワイパの各々は、これらワイパどうしの間に、複数の開口がなすパターンを有している。
【００６４】
クリーニングアセンブリ  −  支持体および駆動手段
クリーニングアセンブリは、１つまたは複数のベアリングによって、一端または両端において、支持することができる。ベアリングの例は、ボールベアリングや、軸受ベアリング、である。図４，１３の実施形態においては、クリーニングアセンブリ３００は、ハウジング内へと延出された導入チューブ１１８上において、スリーブベアリング３３０によって支持されている。例えばｏ−リングシール３２２といったような１つまたは複数のシールを、ベアリングまわりからの流体の漏洩を防止するために、設けることができる。ドライブシャフト４０４は、蓋４０１を貫通しているものであって、１つまたは複数のベアリングによって支持され得るとともに、１つまたは複数のシールによってシールされ得る。ドライブシャフトは、例えばスプラインドライブやスクエアドライブやインターロックフェースギヤといったようなものを使用して、クリーニングアセンブリ３００に対して連結することができる。蓋アセンブリ４００は、ドライブシャフト４０４に対して連結されたモータ４０２を備えている。モータ４０２は、クリーニングアセンブリ３００を回転駆動する。モータ４０２およびドライブシャフト４０４を有した蓋アセンブリは、ハウジングから取り外すことができる。これにより、クリーニングアセンブリ３００からドライブシャフト４０４を取り外すことができる。他の実施形態においては、分散手段は、蓋アセンブリから取り外されないものの、その代わりに、蓋アセンブリと一緒に取り外される。さらなる実施形態においては、図２，３に示すようにさらには図１４に示すように、クリーニングアセンブリは、ハウジングの一端においてベアリングによって支持されかつシールされたドライブシャフトによって、全体的に支持される。モータ４０２は、ハウジングの外部に位置しており、ドライブシャフト４０４に対して連結され、クリーニングアセンブリ３００を回転駆動する。
【００６５】
さらに他の実施形態においては、クリーニングアセンブリは、例えば手動やタービンといったような他の機構によって、駆動される。タービンは、ハウジング内へと流入する流体がタービンを通過しこれによりクリーニングアセンブリを回転させるようにして、配置することができる。例えば、図２，３に示す実施形態においては、クリーニングアセンブリは、ハウジングの導入領域１１８内に配置されたタービン（図示せず）を有することができる。導入領域１１８から分散領域２１０へと流れる流体は、タービンを通過し、この通過により、クリーニングアセンブリを回転駆動する。図１３に示す実施形態においては、タービン（図示せず）は、分散手段３１０の内部に配置することができる。これにより、導入領域１１８から分散手段３１０へと流れる流体は、クリーニングアセンブリを回転駆動する。これにより、クリーニングアセンブリ３００の回転駆動に際して、外部電源を必要としない。流体の流れエネルギーだけによって、駆動機構を提供することができる。
【００６６】
クリーニングアセンブリ  −  導入領域の分割手段
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数の分割手段を使用することにより、ハウジング内において流体を案内することができる。例えば、導入口から分散手段へと、流体を案内することができる。例えば、図１４に示すようにクリーニングアセンブリが、導入領域１１８に対して一端部が開口している分散手段３１０を有している場合には、分散領域２１０から導入領域１１８を分割することが有利である。この実施形態においては、分割部材３４５が、分散手段３１０から径方向外向きに突出している。これにより、流体は、分散手段を通して流れることとなり、その後に、フィルタへと到達する。一実施形態においては、分割手段は、ベアリングやシールやこれらの双方を介して、フィルタアセンブリの内壁に対してあるいはハウジングの内壁に対して係合する。他の実施形態においては、分割手段は、フィルタアセンブリに対してもまたハウジングに対しても係合することがなく、その代わりに、少量の流体を、分割手段まわりを通して漏洩させることができる。他の実施形態においては、分割手段は、フィルタに対してあるいはハウジングに対して取り付けられ、分散手段に向けて内向きに突出する。
【００６７】
クリーニングアセンブリ  −  収集領域の分割手段
いくつかの実施形態においては、クランプアセンブリの回転は、粒子を、ハウジングの一端に向けて移動させる。粒子は、収集領域において収集される。収集領域およびクリーニングアセンブリは、一般に、粒子をドレイン導出口に向けて押し込み得るように構成される。いくつかの実施形態においては、分割手段は、収集領域から、導入領域および濾過前領域を離間させることができる。
【００６８】
クリーニングアセンブリが分散手段３１０を有している場合には、分散手段は、図３に示すように、収集領域には開口３１４を有さないことができる。これは、擾乱を避けるためである。収集領域に、ワイパ３１６を、有していても有していなくても良い。収集領域１１６内におけるワイパ３１６は、直線形状とすることも、螺旋形状とすることも、他の効果的な形状とすることも、できる。収集領域１１６内におけるワイパ３１６は、ハウジング壁に対して係合することも係合しないこともできる。図４の実施形態においては、フィルタに対して係合しているのと同じワイパが、収集領域１１６を通して、ハウジングの端部へと延出されている。他の実施形態においては、クリーニングアセンブリ上において、ハウジングの端部に対して係合するための追加的なワイパを配置することができる。
【００６９】
フィルタ表面に対しての粒子の戻りを防止するためには、分散領域から収集領域を物理的に分割することが有利である。図２，３に示す実施形態においては、さらに、図１１，１２に示す実施形態においては、これは、分散手段と一緒に回転する分割部材３２５によって、行われている。他の実施形態においては、分割手段は、回転しないものとされ、その代わりに、フィルタ壁に対してあるいはハウジング壁に対して固定される。他の実施形態においては、回転する分割部材３２５が、固定型の分割部材と一緒に使用される。
【００７０】
分割部材は、１つまたは複数の開口を有することができる。１つまたは複数の開口は、一般に、フィルタ壁に対して隣接して配置される。１つまたは複数の開口は、収集領域１１６内への粒子の流入を容易とし得るように、かつ、濾過前の分散領域２１０への粒子の戻りを防止し得るように、構成される。その態様に依存して、１つまたは複数の開口は、固定型のものとも、回転型のものとも、あるいは、それらの組合せとも、することができる。分割部材は、ブラシやスキージ等のフレキシブルワイパから構成することも、あるいは、剛直な構造という態様のものとすることも、あるいは、フレキシブルな構造と剛直な構造との組合せとすることも、できる。図１５の実施形態においては、分割部材３２５は、クリーニングワイパ３１６の延長として形成されており、回転する分散手段３１０から突出している。ワイパは、分散手段３１０の周囲を巻回しており、外部アークを形成している。開口３２２が、ワイパが自身上へと巻回される前にあるいは他のワイパ上へと巻回される前に、アークの端部によって形成されている。
【００７１】
クリーニングアセンブリ  −  動作
クリーニングアセンブリは、１つまたは複数のモードで動作することができる。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、流体ポンピングシステムがオン状態とされているときには常に、単一の一定速度で回転駆動される。他の実施形態においては、クリーニングアセンブリは、検出されたフィルタ汚染のレベルに応じて、複数の所定速度の中の１つの速度で、回転駆動される。フィルタ材料の汚染は、一般に、流量の減少と、メンブラン間圧力の増大と、を引き起こす。これは、圧力センサや、流量センサや、当業者に公知の他のセンサ、によって、検出することができる。例示するならば、圧力センサは、設定したメンブラン間圧力値に到達して時点で起動される圧力スイッチの態様とすることができる。圧力センサは、また、フィルタ材料を通しての差圧に比例した電気信号を生成する電子的な圧力トランスデューサの態様とすることができる。
【００７２】
クランプアセンブリの回転速度は、また、流入物中の固体含有量に比例して設定することができる。これは、当業者に公知の１つまたは複数のセンサを使用して、実施することができる。そのようなセンサの例には、濁度センサや、懸濁固体センサ、がある。さらに他のモードにおいては、汚染を引き起こし得る粒子だけの濃度に比例して、回転速度を設定することができる。これは、流入物上の粒子カウンタを使用して、あるいは、導入口および濾過物導出口のところの懸濁固体センサの組合せを使用して、実施することができる。よって、フィルタシステムは、１つまたは複数の濁度センサや懸濁固体センサや粒子カウンタからの信号に応答してクリーニングアセンブリの回転速度を調節し得るように、構成することができる。
【００７３】
クリーニングアセンブリは、１つまたは複数のワイパを有することができる。これにより、クリーニングアセンブリの単一回転により、フィルタ材料の一部を拭うことができる。ワイパは、１秒あたりにつき１回〜２０回にわたってフィルタ材料の一部上を通過することができる。しかしながら、フィルタ材料の一部を、これよりも少なくあるいは多く、拭うことができる。例示するならば、４つのワイパを有し１５０ｒｐｍで回転するクリーニングアセンブリは、１秒あたりにつき１０回にわたってフィルタ材料を拭うこととなる。
【００７４】
クリーニングアセンブリ  −  効率
上述したような表面フィルタを使用している場合には、ポアを閉塞している粒子の領域に対して作用するメンブラン間圧力によって、ポア閉塞粒子上には、保持力が生成される。粒子に対する保持力が、ワイパによって印加される駆動力よりも大きくなった場合には、汚染が発生する。互いに異なる複数のワイパ構成が、様々に蓄積した粒子のクリーニングに際して、より効果的である。ワイパの効率は、クリーニング効率因子によって特徴づけられる。与えられたワイパ構成に関するクリーニング効率は、部分的には、ポア幅およびメンブラン間圧力に依存する。クリーニング効率は、一般に、圧力が増大する際に、臨界圧力に到達する前は実質的に１００％であり、臨界圧力に到達した時点で、急激に０％にまで落下する。臨界圧力以上の圧力では、ワイパは、直径が増大し続けるポア閉塞粒子を除去することができない。臨界メンブラン間圧力を超えての動作は、フラックスカーブの減衰を引き起こす。言い換えれば、臨界メンブラン間圧力とは、それ以上の圧力では全体的な濾過速度が経時的に低減する圧力のことである。例示するならば、２０ミクロン幅のスロットを有したスクリーンおよび０．０６インチ直径のナイロン（登録商標）フィラメントを有したナイロン（登録商標）ブラシの場合には、臨界圧力は、約３ｐｓｉであり、２ｐｓｉや１ｐｓｉとさえなり得る。本発明の一実施形態においては、フィルタシステムは、臨界メンブラン間圧力以下において連続的に動作する。他の実施形態においては、フィルタシステムは、臨界圧力よりも上で動作するものの、定期的に、ワイパによってフィルタのクリーニングを行うことにより、短時間だけ臨界圧力よりも小さな圧力となる。臨界圧力は、経時的に様々な圧力で濾過速度を観測することによりさらにクリーニング効率が許容不可能なレベルにまで低下する圧力を決定することにより、決定することができる。
【００７５】
メンブラン間圧力の制御
メンブラン間圧力を制御するためのフィルタシステムの動作は、例えば臨界メンブラン間圧力以下で動作させるためのフィルタシステムの動作は、様々な態様で実施することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、フィルタシステムには、速度可変のポンプが設けられる。このポンプの速度は、ドライブエレクトロニクスおよび様々な圧力トランスデューサによって制御される。ドライブエレクトロニクスは、ポンプインペラーの速度を変更する。これにより、ポンプからの流量および圧力が変更され、これにより、比較的一定のメンブラン間圧力が生成される。
【００７６】
他の実施形態においては、フィルタシステムには、単一速度のポンプと、メンブラン間圧力を制御するために使用される追加的な構成部材と、が設けられる。追加的な流体システム構成部材を備えた例示としてのフィルタシステムが、図１６において概略的に図示されている。フィルタシステムが、単一速度のポンプ５１２を有している場合には、フィルタ汚染に基づく流量低下は、ポンプによって供給される圧力の増大化を引き起こし、その結果、ハウジングの濾過前領域における圧力の増大化を引き起こす。
【００７７】
メンブラン間圧力は、ハウジングの濾過前領域の圧力を低下させることにより、あるいは、ハウジングの濾過後領域の圧力を増大させることにより、維持することができる。本発明の一実施形態においては、図１６に示すように、流体システム構成部材５０９によって、導出口における流量が制限される。これにより、濾過前領域における圧力が低下される。これは、圧力レギュレータや差圧レギュレータといったような受動的レギュレータによって、あるいは、ボールバルブやバタフライバルブといったような流量制御バルブによって、実施することができる。さらに他の実施形態においては、流量システム構成部材５０３によって、濾過後領域５１１のところにおける流量が制限される。これにより、ハウジングの濾過後領域のところにおける圧力が増大する。これは、流量制御バルブを使用して、あるいは、背圧レギュレータや背圧差圧レギュレータといったような受動的レギュレータを使用して、実施することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態においては、メンブラン間圧力は、導入口のところにおける圧力レギュレータと、濾過物導出口のところにおける背圧レギュレータと、の組合せを使用して、維持される。いくつかの実施形態においては、背圧差圧レギュレータが、濾過物導出口のところに配置され、導入口のところには圧力レギュレータが配置されない。さらに他の実施形態においては、差圧レギュレータが、導入口のところに配置され、濾過物導出口のところに背圧レギュレータが配置される。
【００７９】
いくつかの実施形態においては、流量制御バルブあるいは圧力解放バルブを使用することにより、ドレイン導出口５０６のところにおける流量が増大する。導入口を通しての増大した流量は、ポンプからの流体の圧力を低下させ、これにより、ハウジングの濾過前領域の圧力を低下させる。さらに他の実施形態においては、導出口のところにおける流量レギュレータが、ハウジングの濾過後領域の圧力を能動的に上昇させる加圧源と組み合わせて使用される。これにより、フィルタ材料を通しての圧力差を低減することができる。
【００８０】
いくつかの実施形態においては、受動的な流体および圧力のリザーバ５０１が、フィルタ材料と、濾過後領域のところの任意のレギュレータ５０３と、の間に、機能的に配置される。リザーバは、汚染が発生した場合に、フィルタ材料を通しての圧力および流量を均衡化することができる。このリザーバは、アキュムレータタンク５０１の態様とすることも、また、単に、ハウジングの濾過後領域に対して連通し得るエアバブルトラップの態様とすることも、できる。
【００８１】
ドレインパージ
収集領域内に収集された粒子は、１つまたは複数の手法によって、ハウジングからパージすることができる。いくつかの実施形態においては、システムに設けられたポンプが、オフ状態とされ、ドレインバルブが開放される。その場合、ハウジング内の粒子および流体は、単に流出する。これは、コストが課題であって定期的にメンテナンスが行われるような例えば水泳プールや他の消費者用途において、有効である。他の実施形態においては、ポンプを継続的に動作させながら、ドレインバルブが完全開放される。これにより、ハウジングの濾過前領域の圧力が急激に低下する一方で、収集領域が洗浄される。そのような圧力低下は、粒子が保持されているかもしれないポアの閉塞解除に寄与することができる。濾過後導出口のところに、圧力および流量のリザーバが存在する場合には、少量の流体を、フィルタのポアを通して逆向きに流れさせることができる。このことは、固着した粒子の除去にさらに寄与することができる。このような受動的な逆洗は、圧力リザーバの後段側において濾過後導出口のところに配置された例えば図１６におけるバルブ５０３といったようなバルブを、同時に閉塞することにより、さらに補助することができる。
【００８２】
他の実施形態においては、フィルタシステムは、ドレインをわずかに開放した状態に維持しながら、動作される。流体のうちの一般的には１％〜１０％程度といったような少量の流体が、濾過されなかった粒子を含有しつつ、ドレインを通して流出する。このタイプの連続的なドレインは、多くの場合、バイパスフローやブレイン流れと称される。
【００８３】
さらに他の実施形態においては、フィルタシステムは、クロスフローフィルタとして動作される。このような構成においては、ある程度の流量が、ドレインから流出し、フィルタの表面に対して接線方向をなす流通速度を生成する。この接線方向流れは、クリーニング機構として機能し、それ自体によってあるいはワイパと組み合わせて、汚染を低減させるあるいは除去する。クロスフロー用途においては、バイパスフローは、最適には約５０％で行われる。しかしながら、バイパスフローは、１０％〜９０％という範囲とすることができる。いくつかの実施形態においては、バイパスフローは、フィルタシステムを通して１回だけ通過する。他の実施形態においては、バイパスフローは、フィルタシステム内へとポンピングバックされ、フィルタシステムを複数回にわたって通過する。
【００８４】
また、システムの圧力や流量に対して実質的に影響を与えることなく、システムから粒子をパージすることもできる。いくつかの実施形態においては、ドレイン導出口のところに配置されたロータリーバルブを使用する。いくつかの実施形態においては、バルブは、１つまたは複数のキャビティを有している。これらキャビティは、順次的に開放し得るものとされる。回転によって、バルブは、まず最初に、収集領域に対して開放され、その後、ドレインに対して開放される。いくつかの実施形態においては、バルブは、正置換ポンプを有している。いくつかの実施形態においては、バルブの周囲のシールは、収集領域内の圧力を維持する。ロータリーバルブおよび／または正置換ポンプは、モータによってまたは手動によって、駆動することができる。一実施形態においては、バルブは、分散手段に対して連結され、同時的に駆動される。分散手段に対して連結された場合には、バルブは、１つまたは複数のギヤを介して連結することができる。これにより、分散手段に対してのバルブの回転速度を低減することができる。典型的なギヤ比は、１：１００とされる。しかしながら、ギヤ比は、１：１０，０００よりも小さいもの、あるいは、１：１よりも大きなもの、とすることができる。
【００８５】
一実施形態においては、バルブは、フィルタの動作時には常に、連続的な態様で駆動される。他の実施形態においては、１つまたは複数のセンサがあるいは１つまたは複数のスイッチが、バルブを駆動する。バルブは、タイマーによって駆動制御することができる、あるいは、フィルタ汚染に応答して駆動制御することができる、あるいは、収集領域における固体集積に応答して駆動制御することができる。フィルタ汚染は、圧力センサや流量センサによって検出し得る差圧の増大化または流量の低下によって、知ることができる。固体集積は、光学的センサや音響センサといったような様々なセンサによって、検出することができる。一実施形態においては、バルブは、ドレイン導出口に対して取り付けられた個別のユニットとされる。他の実施形態においては、バルブは、ハウジングの端部内にまたはハウジングの側壁内に、組み込まれる。
【００８６】
ハウジングの構成
いくつかの実施形態においては、例えば図１７，２１に示すように、ハウジングは、導入ハウジング６１０と、導出ハウジング６２０と、を備えている。個別の２つの導入ハウジング部分６１０および導出ハウジング部分６２０は、例えばバンドクランプ６３０といったような部材によって互いに連結することができ、図２１に示すように、例えばＯ−リングといったような部材を使用してシールすることができる。しかしながら、ハウジング部分６１０，６２０は、他の任意の手法によって連結し得るとともに、他の任意の手法によってシールすることができる。ハウジングは、さらに、蓋６４０を有することができる。蓋６４０は、バンドクランプ６５０およびＯ−リングといったような部材を使用して、導入ハウジングに対して連結される。しかしながら、蓋６４０は、他の任意の適切な手法によって、連結してシールすることができる。図２２，２３に示すように、導入ハウジングは、例えば上述したような態様でフィルタの内部に対して連通する１つまたは複数の導入口６１５を有することができる。図２２は、分散手段３００を導入ハウジングの内部に配置する態様を示しており、図２３は、導入ハウジング内に挿入されたフィルタアセンブリを示している。図２０，２５に示すように、いくつかの実施形態においては、導出ハウジングは、導入ハウジングの濾過後領域に対して連通した濾過後領域７００と、濾過物導出口７１０と、を有している。いくつかの実施形態においては、導出ハウジングは、追加的には、フィルタ内部の濾過前領域に対して連通したドレイン領域７３０と、ドレイン導出口７４０と、を有している。
【００８７】
クリーニングアセンブリ
回転するクリーニングアセンブリ３００は、螺旋形状のワイパと、中空の支持構造と、を有することができる。いくつかの実施形態においては、ワイパは、ブラシフィラメントとされ、一実施形態においては、ブラシフィラメント８１０は、図１８に示すように、支持構造から外向きに束となって突出している。各束は、支持構造に穿設された穴内に固定することができる。一実施形態においては、各束は、ステープルを使用して、支持構造に対して連結される。束がなすパターンは、一列の束とすることができる、あるいは、複数列の束とすることができる。束がなすパターンは、螺旋パターンとすることも他の適切な形状とすることもできる。図１８の実施形態においては、クリーニングアセンブリは、分散手段とワイパとを備えているものの、分割手段は備えていない。この実施形態においては、図１９に示すように、導入側の分割部材３４５が、フィルタアセンブリ２００上に固定的に配置される。いくつかの実施形態においては、フィルタアセンブリ２００は、楔形状のワイパスクリーンと、金属製の端部キャップと、を備えている。導出領域の分割手段は、導出ハウジング上に固定的に配置することができる。あるいは、図２０，２５に示すように、導出領域の分割手段を設けないことができる。図２０に示す実施形態においては、クリーニングアセンブリは、モータ８５０によって駆動される。モータ８５０は、蓋に対して取り付けられ、ドライブシャフトに対して連結される。クリーニングアセンブリは、追加的に、導出ハウジングに対して連結されたピンによって、支持される。
【００８８】
バッフルおよび他の流通制御部材
流れは、一般的には、フィルタ内部からフィルタ外部へと通過する。その後に流体がフィルタ内部に向けて逆流することは、望ましくない。しかしながら、いくつかの状況においては、そのような逆流が、フィルタのある種の領域において起こり得て、粒子が、フィルタの外表面上に集積することが起こり得る。例えば、逆流は、いくつかの領域において粒子によってフィルタの外表面を閉塞させかねない。クリーニングアセンブリが、一般的には、フィルタの外表面に対しては接触しないことのために、これは、時期尚早の汚染を引き起こしかねない。逆流とは別に、フィルタの外表面とハウジングとの間において時に起こり得る他の望ましくない流体動力学が存在する。他の例には、滞留領域がある。流体の領域は、例えばハウジング壁の近傍や内部コーナーの近傍や流体経路が離間する領域といったような場所においては、滞留を起こしかねない。滞留領域により、粒子は、流体流から沈澱してハウジング内に収集されることが起こり得る。このような固体は、流れを妨害してしまい、固体がある種のサイズへと成長した場合には、フィルタの外表面を閉塞しかねない。望ましくない流体動力学のさらなる例には、フィルタスクリーンを通しての不均一な流れである。一般的には、フィルタの表面全体にわたって均等な流れが維持されることが望ましい。これにより、フィルタの一部だけが、フィルタの残部と比較して、迅速に摩耗したり閉塞されたりすることがない。
【００８９】
上述したような望ましくない流体動力学は、フィルタの外表面とハウジングの内部との間における濾過後流体の流れを案内する１つまたは複数の流れ案内構造を追加することにより、少なくとも部分的に軽減することができる。いくつかの実施形態においては、流れ案内構造は、フィルタ内部にクリーニングアセンブリを設けることなく、使用される。例えば、流れ案内構造は、廃棄可能なバッグやカートリッジフィルタと組み合わせて、あるいは、逆洗フィルタ等の自己クリーニングフィルタと組み合わせて、使用することができる。他の実施形態においては、クリーニングアセンブリは、フィルタの内部に配置される。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、回転クリーニングアセンブリとされる。ここでは、回転クリーニングアセンブリとすることができる。しかしながら、他の態様とすることができる。いくつかの実施形態においては、クリーニングアセンブリは、回転分散手段と、１つまたは複数のワイパと、を有している。
【００９０】
いくつかの実施形態においては、流れ案内構造は、ハウジングとフィルタアセンブリとの間に配置された１つまたは複数のチャネルを有している。いくつかの実施形態においては、流れ案内構造は、例えば図２４に示すようなバッフル９００を有している。バッフル９００は、ハウジング９１０の内面からフィルタアセンブリ９２０の外面へと延出されている。あるいは、バッフル９００は、フィルタアセンブリ９２０の外面からハウジング９１０の内面へと延出される。これにより、１つまたは複数のチャネル９３０が形成される。１つまたは複数のチャネル９３０は、図２５に示すように、フィルタを通過した流体を、導出領域７００に向けて、案内する。いくつかの実施形態においては、チャネルは、ハウジング自体の内部に形成することができる。ハウジングは、あるいは、ハウジングの少なくともチャネル形成部分は、フィルタに対して隣接することができる、あるいは、フィルタに対して接触することができる。これにより、フィルタを通過した流体は、濾過物導出口に向けて、チャネルによって案内される。いくつかの実施形態においては、チャネルは、フィルタアセンブリ自体の内部に形成することができる。例えば、フィルタアセンブリは、図５に示すように、長手方向の少なくとも一部において間隔を有してチャネルを形成しながらフィルタを支持する材料を有することができる。いくつかの実施形態においては、フィルタアセンブリのうちの、チャネルを形成する部分は、ハウジングに対して接触する、あるいは、ハウジングのごく近傍にまで位置する。
【００９１】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のチャネルは、フィルタの長さ全体にわたって延在する。しかしながら、いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のチャネルは、フィルタの長さの一部にわたって延在する、例えばフィルタの長さの半分にわたってあるいはそれ以上にわたって延在する。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のチャネルは、フィルタの頂部から開始される。いくつかの実施形態においては、図２０に示すように、チャネルは、フィルタの頂部から下方の領域から開始される、例えばフィルタの頂部から１インチだけ下方の領域から開始される。チャネルの上方の領域７４５により、ハウジングの濾過後領域内の各チャネルは、エア解放導出口７５０に対して連通することができる。いくつかの実施形態においては、濾過前領域は、追加的に、エア解放導出口７５０に対して連通することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のバッフル９００が、フィルタの長さ全体にわたって延在している。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のバッフルが、フィルタの長さの一部にわたって延在している。例えば、いくつかの実施形態においては、２つ以上のバッフルが、フィルタの頂部のところから延出され（導入口に対して最も近いところから延出され）、フィルタの長さ全体にわたって延在している。いくつかの実施形態においては、２つ以上のバッフルが、フィルタの頂部のところから延出され、フィルタの長さの少なくとも半分のところまで延在している。
【００９３】
いくつかの実施形態においては、図２４に示すように、バッフルは、ハウジングに対して固定され、フィルタに向けて延出される。バッフルのこの構成は、ハウジング内へのフィルタアセンブリの挿入を容易なものとすることができる。なぜなら、バッフルが、フィルタを、ハウジングの中心に位置合わせするからである。これは、ハウジングが水平配置とされたときに、非常に長尺のフィルタの場合に、特に有利である。いくつかの実施形態においては、バッフルは、フィルタアセンブリに対して固定することができ、ハウジングに向けて延出することができる。このような構成も、また、ハウジングの中心にフィルタを位置合わせするように機能することができる。
【００９４】
いくつかの実施形態においては、バッフルは、フィルタとハウジングとの間の間隔の全体にわたって延在する。これにより、流体の移動は、チャネル内に限定される。他の実施形態においては、１つまたは複数のバッフルは、フィルタとハウジングとの間の間隔の一部だけにわたって延在することができる。これにより、１つまたは複数のバッフルは、流体を案内するものの、バッフルを超えての流体移動が可能とされる、例えば、チャネルどうしの間にわたっての流体移動が可能とされる。
【００９５】
バッフルが存在する場合には、一般に、濾過物導出口を、ハウジングのうちの、バッフルが位置している場所を越えた側部に配置することが、有利である。しかしながら、いくつかの実施形態においては、濾過物導出口は、バッフルが設けられた領域内に配置される。バッフルは、フィルタに対しておよび／またはフィルタアセンブリに対して取り付けることができ、外向きに延在することができる。あるいは、バッフルは、ハウジングに対して取り付けることができ、内向きに延在することができる。あるいは、バッフルは、フィルタとハウジングとの双方に対して取り付けることができる。一実施形態においては、バッフルとハウジングとは、一体的に、材料の単一の押出によって形成することができる。他の実施形態においては、バッフルは、ハウジングとは別部材とすることができ、ハウジング壁に対して、接着したり、溶接したり、他の手法で固定したり、することができる。バッフルは、フィルタとハウジングとの間の間隔の全体にわたって延在することができる。あるいは、バッフルは、フィルタとハウジングとの間の間隔の一部だけにわたって延在することができる。任意の数のバッフルを使用することができる。図２４に示す実施形態においては、８個のバッフル９００が設けられている。他の実施形態においては、２個の、あるいは、３個の、あるいは、６個の、あるいは、１０個の、あるいは、他の数の、バッフルを設けることができる。バッフルは、等間隔で配置することも、あるいは、不均等な間隔で配置することも、できる。いくつかの実施形態においては、バッフルは、互いに平行なものとされ、ハウジングの軸線に沿って延在する。他の実施形態においては、バッフルは、互いに平行ではないものとすることができ、他の有利な構成を有することができる。
【００９６】
チャネル９３０が、互いに隣接したバッフルによって、形成される。これらチャネルは、一般に、流体流れを、一方向に維持する。例えば、フィルタ材料を通過し終わった流体は、チャネル内に流入することができ、導出領域および濾過物導出口に向けて案内される。バッフルは、渦流の発生や滞留領域の発生を低減させることができる。これにより、逆流の発生や粒子の沈澱を防止することができる。
【００９７】
バッフルの材質や厚さや形状は、所望のチャネルサイズが得られるように、および／または、特定の流れ方向や流れの振る舞いを提供し得るように、選択することができる。いくつかの実施形態においては、各チャネルは、長手方向に沿って、例えばフィルタハウジングの長さに沿って、一定の横断面積を有している。これは、例えば、長手方向に対して実質的に平行であるようにかつ長手方向に沿って一定のサイズであるようにバッフルを選択することによって、得ることができる。流れが導出口に近づくにつれて、チャネル内を流れる流体の量は、一般に、多くなる。横断面積が一定のチャネル内においては、チャネル内に流入する流体の量が多くなると、流体速度が増大する。他の実施形態においては、各チャネルの横断面積は、長手方向に沿った１つまたは複数のポイントにおいて、例えばハウジングの長手方向に沿った１つまたは複数のポイントにおいて、そのサイズおよび／または形状を変化させることができる。一実施形態においては、チャネルは、流れが導出口に近づくにつれて、より大きくなるような横断面積を有している。例えば、これは、長手方向に沿った１つまたは複数のポイントにおいて厚さが減少したバッフルによって、および／または、１つまたは複数のポイントにおいてハウジング壁の厚さを変更することによって、および／または、フィルタアセンブリをなす材質の厚さを、例えばハウジングの底部に向けて、変更することによって、得ることができる。いくつかのチャネルにおいては、チャネルの形状および間隔が、チャネルの長さ全体にわたって流速が実質的に一定に維持されるように、選択される。
【００９８】
チャネルは、流体がフィルタから濾過物導出口へと流れる際の流速に影響を与え得るような他の流通変更構造を有することができる。いくつかの実施形態においては、このような流通変更構造は、固体を浮遊状態に維持することを補助することができる、および／または、逆流の発生を防止することができる。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のチャネルの１つまたは複数の表面が、１つまたは複数の流通変更構造を有することができる。例えば、ハウジング壁および／またはバッフルの表面は、円滑ではないものとすることができる。いくつかの実施形態においては、チャネルを形成する１つまたは複数の表面は、バンプやリッジやディボットを有することができる。このような流通変更構造は、固体の沈澱を防止し得る擾乱を形成する傾向がある。
【００９９】
上記の説明においては、例示としての様々な実施形態について説明した。しかしながら、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、それらの実施形態に対して様々な修正や変更を行い得ることは、明らかである。したがって、発明の詳細な説明および添付図面は、本発明を何ら限定するものではなく、例示的なものに過ぎない。
【符号の説明】
【０１００】
１０  フィルタシステム
１００  中空ハウジング
２００  中空フィルタアセンブリ
３００  クリーニングアセンブリ
４００  蓋アセンブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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