JP2025509331A - 渦流クロスフロー濾過システム - Google Patents

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Abstract

Figure 2025509331000001
濾過を含むシステムおよび方法が開示される。濾過装置は、第１の開口部、第２の開口部、および渦流フィルタを含み、渦流フィルタはリブを含む。リブは、濾過された粒子を懸濁状態に保ち、第１の開口部から第２の開口部まで延在する流路を提供するために渦流を生成するように構成されてもよい。濾過装置は、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を横切る流路に沿ったクロスフロー濾過によって流体から粒子を濾過することができる。濾過装置は、実施例１または実施例２のいずれかの方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過した場合、質量でマイクロプラスチックの質量の９０％を超えるフィルタで有効であり得る。濾過装置は、５０ｃｍ／秒を超える流速または１００ｃｍ／秒を超える流速などの高速流速で流体から粒子を濾過するのに有効であり得る。

Description

[1]関連出願との相互参照
本出願は、２０２２年３月９日に出願された米国仮特許出願第６３／３１８，０４３号、２０２２年４月６日に出願された米国仮特許出願第６３／３２８，０１１号、２０２２年８月１日に出願された米国仮特許出願第６３／３７０，０４３号、２０２２年１０月５日に出願された米国仮特許出願第６３／３７８，４４５号、および２０２２年１１月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／３８３，３８９号に関連し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[2]本明細書で説明する実施形態は、一般に、渦流フィルタを使用して流体を濾過するためのシステムおよび方法に関する。いくつかの実施形態は、先細螺旋コイルおよびフィルタ媒体を有するフィルタシステムおよび方法を含んでもよい。先細螺旋コイルのいくつかの実施形態は、収集領域に向かう流路に沿った固体の流れを促進しながら、濾過される固体を懸濁液中に維持するために渦流を生成するように構成されてもよい。
[3]濾過は、一般に、ある物質を別の物質から分離することを含むプロセスである。機械的濾過は、懸濁固体または分子などの物質を流体（例えば、液体または気体）などの別の物質から分離する。化学的濾過は、化学結合または沈殿などの化学的手段によって１つの物質を別の物質から分離する。流体からの固体（例えば、粒子）の機械的濾過は、固体を含む流体をメッシュまたは膜などのフィルタ媒体に通過させること、または他の方法で相互作用させることを含むことができ、濾過された流体を通過させながら濾過される固体を収集する。デッドエンド濾過では、濾過される流体の流れはフィルタ媒体に対してほぼ垂直であるが、クロスフロー濾過では、濾過される流体の流れはフィルタ媒体に対して実質的に平行である。経時的に、これらの濾過方法の両方におけるフィルタ媒体は、濾過された固体で詰まる傾向があり、フィルタの有効性を低下させ、フィルタ媒体全体の圧力降下を増加させ、濾過のためにより多くのエネルギーを必要とする。濾過された固体は流体の流れを遮断するので、最終的に濾過は、特にデッドエンド濾過では効果的でなくなる。
[4]渦流クロスフロー濾過は、Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｆｉｓｈ ｍｏｕｔｈｓ ａｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｖｏｒｔｉｃａｌ ｃｒｏｓｓ－ｓｔｅｐ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，”Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１６）およびＢｒｏｏｋｓ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｖｏｒｔｉｃａｌ ｃｒｏｓｓ－ｓｔｅｐ ｆｌｏｗ ｉｎ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ ｐａｄｄｌｅｆｉｓｈ，Ｐｏｌｙｏｄｏｎ ｓｐａｔｈｕｌａ，”ＰＬＯＳ Ｏｎｅ（２０１８）に記載されているような、デッドエンド濾過およびクロスフロー濾過の両方の態様を含む方法である。しかしながら、現在の渦流クロスフロー濾過装置は、残留物の蓄積、フィルタ媒体および装置の浄化方法の欠如、残留物収集方法の欠如、流体の高流量または高流速で固体および微小固体を効果的に濾過することができないこと、ならびに広範囲の粒子、特に小さな粒子を一貫して確実に捕捉することができないことを含む、著しい性能制限に依然として直面している。したがって、渦流クロスフロー濾過を使用するシステムおよび方法の改善が依然として必要とされている。
Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，"Ｆｉｓｈ ｍｏｕｔｈｓ ａｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｖｏｒｔｉｃａｌ ｃｒｏｓｓ－ｓｔｅｐ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，"Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１６） Ｂｒｏｏｋｓ ｅｔ ａｌ．，"Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｖｏｒｔｉｃａｌ ｃｒｏｓｓ－ｓｔｅｐ ｆｌｏｗ ｉｎ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ ｐａｄｄｌｅｆｉｓｈ，Ｐｏｌｙｏｄｏｎ ｓｐａｔｈｕｌａ，"ＰＬＯＳ Ｏｎｅ（２０１８）
[5]本開示の実施形態は、従来の濾過システムにおける１つまたは複数の技術的問題に対する技術的改善を含むことができる。本明細書に記載の様々な実施形態は、流体からの固体などの材料の改善された、より効率的な、またはより効果的な濾過のためのシステムおよび方法を提供することができる。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、改善された渦流クロスフロー濾過を提供する。以下の実施形態のうちの１つまたは複数において、本明細書に記載の渦流フィルタは、先細螺旋構成を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、先細螺旋構成などの先細構成を有してもよい。渦流フィルタは、円錐形フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、螺旋構成および円錐形状の両方を有する先細コイルを含む。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[6]本開示の一態様によれば、いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、第１の開口部および第２の開口部と、第１の開口部から第２の開口部に向かって延在する流体を受け取るための渦流フィルタであって、渦流フィルタが、第１の開口部を介して渦流フィルタに入る受け取った流体に渦流を生成するように構成され、第１の開口部と第２の開口部との間の渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って渦流フィルタの側面から濾過された流体が出るように構成され、濾過された粒子が、第２の開口部で渦流フィルタから実質的に出る、渦流フィルタと、を含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[7]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、第１の開口部から第２の開口部まで連続的に延在する少なくとも１つのリブを含む。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのリブは、流路に沿った渦流に懸濁した濾過粒子を第２の開口部に導くように構成された流路を形成する。いくつかの実施形態によれば、流路は、第１の開口部から第２の開口部まで実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、流路は、第２の開口部に向かう流路に沿った粒子を含む濾過された材料の流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのリブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、リブは、フィルタ媒体に実質的に隣接する少なくとも１つの隆起部を含む。いくつかの実施形態によれば、リブは、フィルタ媒体に実質的に隣接する複数の隆起部を含む。いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の隆起部は、流体中の渦流を維持するように構成される。いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の隆起部は、第２の開口部に向かう流路に沿った粒子などの濾過された材料の移動を容易にするように構成される。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは実質的に円錐形である。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[8]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、第２の開口部に配置された収集ユニットをさらに含み、収集ユニットは、流体から濾過された固体を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して濾過装置に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固体を含む物質を捕捉するように構成された収集ユニットフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタと、流体が流れることを可能にするように構成された収集ユニット出口と、を含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは第２段階濾過装置である。
[9]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７０％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７５％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８０％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８５％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９０％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９１％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９２％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９３％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９４％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９５％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９６％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９７％を収集ユニットで収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から濾過された濾過粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９８％を収集ユニットで収集するように構成される。
[10]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７０％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７５％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８０％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８５％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９０％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９１％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９２％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９３％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９４％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９５％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９６％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９７％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過された粒子（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９８％が第２の開口部で渦流フィルタを出るように構成される。
[11]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[12]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、少なくとも１つのリブがリブ幅を有し、少なくとも１つのリブがリブ高さを有し、先細部が、少なくとも１つのリブの隣接する回転部の間にスロット高さを有し、渦流フィルタが螺旋高さを有し、渦流フィルタが螺旋ピッチを有し、スロット高さ、リブ幅、リブ高さ、螺旋高さ、および螺旋ピッチが、流体からリブに沿って第２の開口部に向かって濾過される粒子を案内するために、粒子流路に沿って渦流を生成するように構成されたリブ重なりを生成するように構成される、ように構成される。
[13]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、フィルタ媒体を横切るクロスフロー濾過領域を提供するように構成される。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[14]いくつかの実施形態によれば、流体は液体である。いくつかの実施形態によれば、流体は気体である。いくつかの実施形態によれば、流体は、洗濯機排出流体などの水、または血液などの生物学的流体を含む。
[15]いくつかの実施形態によれば、濾過装置はハウジングをさらに含み、フィルタ媒体はハウジングに組み込まれる。
[16]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタを収容するように構成されたハウジングをさらに含み、フィルタ媒体は、ハウジングと渦流フィルタとの間に締結される。
[17]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットをさらに含む。
[18]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャと、流体から濾過された粒子を収集するように構成され、エンクロージャから取り外し可能である粒子収集部材と、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集部材が取り外されたときに流体がエンクロージャ内に残るように、粒子収集部材が、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[19]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化するように構成された掻き取り機構をさらに含む。
[20]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機からの排出流体を濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、前記排出流体からマイクロプラスチックを濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機が４負荷以上の洗濯物を完了した後に、排出流体からマイクロプラスチックの少なくとも７５％を濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機が４負荷以上の洗濯物を完了した後に、排出流体からマイクロプラスチックの少なくとも８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１、％、９９．２、９９．３％、９９．４％、または９９．５％を濾過するように構成される。
[21]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも１回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも３回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２、３、４、５、または６回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を４．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２、３、４、５、６、７、８、または９回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも４、５、６、７、８、９、または１０回の洗浄負荷サイクルを通して濾過装置を通る流量を提供するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに１０回を超える洗浄負荷サイクルを通して濾過装置を通る流量を提供するように構成されてもよい。
[22]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の４分後に濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の５、６、７、８、９、または１０分後に濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５分後に、濾過装置を通る流量を２．０ｇａｌ／分以上に維持するように構成されてもよい。
[23]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗浄負荷サイクル中に濾過装置を通る流量が経時的に増加するように構成されてもよい。
[24]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも１回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも３回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも４回、５回、または６回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、または９回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を４０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回または１０回の洗浄負荷サイクルの後に、濾過装置を通る流速を３０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、または１１回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を２０ｃｍ／ｓ以上に維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、１１回、１２回、または１３回の洗浄負荷サイクルを通る流れ障害なしに濾過装置を通る流れを提供するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに１０回を超える洗浄負荷サイクルを通る流れ障害なしに濾過装置を通る流れを提供するように構成されてもよい。
[25]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、圧力障害なしに、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、１１回、１２回、または１３回の洗浄負荷サイクルを通して濾過装置を通る流体流を維持するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに１０回を超える洗浄負荷サイクルを通して圧力障害なしに濾過装置を通る流れを提供するように構成されてもよい。
[26]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、濾過装置の入口側の圧力上昇が、浄化されずに少なくとも３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、または１０回の洗浄負荷サイクルを通して３．４ｐｓｉ未満であるように構成することができる。
[27]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗浄負荷サイクル中に濾過装置の入口側の圧力上昇が経時的に減少するように構成されてもよい。
[28]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、流体から固体を濾過するための方法は、渦流フィルタを含む濾過装置を通って渦流フィルタに沿って第１の開口部から第２の開口部に流体を流すことであって、渦流フィルタが少なくとも１つのリブを含む、流体を流すことと、第１の開口部から第２の開口部まで少なくとも１つのリブに沿って粒子流路を流れる少なくとも１つのリブに沿って流体内に渦流を発生させることと、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って流体を流すことによって流体から粒子を濾過することと、を含む。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、先細螺旋構成などの先細構成を有してもよい。渦流フィルタは、円錐形フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、螺旋構成および円錐形状の両方を有する先細コイルを含む。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[29]いくつかの実施形態によれば、粒子流路は、濾過された粒子をリブに沿って第２の開口部に向かって案内する。いくつかの実施形態によれば、粒子流路は、第１の開口部と第２の開口部との間で実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、粒子流路は、粒子流路に沿って第２の開口部に向かう粒子の流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのリブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは実質的に円錐形である。
[30]いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[31]いくつかの実施形態によれば、本方法は、第２の開口部に配置された収集ユニットに濾過された粒子を収集することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、濾過された流体がそこを通って流れることを可能にするようにさらに構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、第２段階濾過装置を含む。
[32]いくつかの実施形態によれば、濾過された材料は、水性流体中に見られる生物学的材料、粒子などの固体材料、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロファイバーを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、微小固体を含む。
[33]いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９１％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９２％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９３％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９４％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９６％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９７％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９８％を収集する。
[34]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[35]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通して流体を流すことによって流体から粒子を濾過することは、フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む。
[36]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[37]いくつかの実施形態によれば、流体は液体である。いくつかの実施形態によれば、流体は気体である。いくつかの実施形態によれば、流体は洗濯機排出流体を含む。
[38]いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、ハウジングによって渦流フィルタに締結される。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む。
[39]いくつかの実施形態によれば、本方法は、流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に濾過装置を収容することと、濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集ユニットは、粒子収集ユニットが取り外されたときに流体がエンクロージャ内に残るように、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[40]いくつかの実施形態によれば、本方法は、掻き取り機構を使用して渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化することをさらに含む。
[41]いくつかの実施形態によれば、本方法は、５０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、７０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、９０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１２０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１４０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。
[42]いくつかの実施形態によれば、固体または濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[43]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９９．０％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％を超える量を濾過する。
[44]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[45]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも１回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも３回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を５．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、または６回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を４．０ｇａｌ／分以上に維持する。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、または９回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに、少なくとも４回、５回、６回、７回、８回、９、または１０回の洗浄負荷サイクルを通して濾過装置を通る流量を提供することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されることなく１０回を超える洗浄負荷サイクルを通して濾過装置を通る流量を提供することができる。
[46]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の４分後に濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の５、６、７、８、９、または１０分後に、濾過装置を通る流量を３．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体から粒子を濾過する使用の５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５分後に、濾過装置を通る流量を２．０ｇａｌ／分以上に維持することができる。
[47]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗浄負荷サイクル中に経時的に増加する濾過装置を通る流量を提供することができる。
[48]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも１回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも３回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも４回、５回、または６回の洗浄負荷サイクルの後に、濾過装置を通る流速を５０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに、少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、または９回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を４０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、または１０回の洗浄負荷サイクル後に濾過装置を通る流速を３０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに、少なくとも２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回または１１回の洗浄負荷サイクルの後に、濾過装置を通る流速を２０ｃｍ／ｓ以上に維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに、少なくとも４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、１１回、１２回、または１３回の洗浄負荷サイクルを通る流れ障害なしに濾過装置を通る流れを提供することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに１０回を超える洗浄負荷サイクルを通る流れ障害なしに濾過装置を通る流れを提供することができる。
[49]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、圧力障害なしに、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、１１回、１２回、または１３回の洗浄負荷サイクルを通してフィルタ濾過装置を通る流体流を維持することができる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに１０回を超える洗浄負荷サイクルを通して圧力障害なしに濾過装置を通る流れを提供することができる。
[50]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、浄化されずに少なくとも３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、または１０回の洗浄負荷サイクルを通して３．４ｐｓｉ未満の濾過装置の入口側の圧力上昇を有することができる。
[51]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗浄負荷サイクル中に経時的に減少する濾過装置の入口側の圧力上昇を有することができる。
[52]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、液体から粒子を濾過するための方法は、渦流フィルタを含む濾過装置の第１の開口部に液体を供給することと、流体が流れる、減少する内部断面を有するリブを介して、渦流フィルタ内に渦流を生成することと、渦流中に懸濁した粒子を濾過装置の第２の開口部に向けて導くための流路をリブに沿って設けることと、流路に隣接するフィルタ媒体を通して濾過された流体を濾過することと、を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、先細螺旋構成などの先細構成を有してもよい。渦流フィルタは、円錐形フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、螺旋構成および円錐形状の両方を有する先細コイルを含む。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[53]いくつかの実施形態によれば、流路は、第１の開口部と第２の開口部との間で実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、流路は、第２の開口部に向かう流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、リブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、実質的に円錐形の先細コイルを含む。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[54]いくつかの実施形態によれば、本方法は、第２の開口部に配置された収集ユニットに濾過された粒子を収集することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、濾過された流体がそこを通って流れることを可能にするようにさらに構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、第２段階濾過装置を含む。
[55]いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロファイバーを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、微小固体を含む。
[56]いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９０％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９１％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９２％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９３％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９４％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９５％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９６％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９７％を収集する。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９８％を収集する。
[57]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[58]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通して流体を流すことによって流体から粒子を濾過することは、フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む。
[59]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[60]いくつかの実施形態によれば、流体は液体である。いくつかの実施形態によれば、流体は気体である。いくつかの実施形態によれば、流体は洗濯機排出流体を含む。
[61]いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、ハウジングによって渦流フィルタに締結される。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む。
[62]いくつかの実施形態によれば、本方法は、流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に濾過装置を収容することと、濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集ユニットは、粒子収集ユニットが取り外されたときに流体がエンクロージャ内に残るように、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[63]いくつかの実施形態によれば、本方法は、掻き取り機構を使用して渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化することをさらに含む。
[64]いくつかの実施形態によれば、本方法は、５０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、７０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、９０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１２０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１４０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。
[65]いくつかの実施形態によれば、固体または濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[66]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９９．０％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％を超える量を濾過する。
[67]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[68]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、第１の開口部と、第２の開口部と、リブと、第１の開口部と第２の開口部との間のクロスフロー濾過領域と、を含む渦流フィルタと、終点を含む０．１～１０の範囲内の内部レーカ減速比β／αを有する先細螺旋コイルと、を含んでもよく、渦流フィルタが、第１の開口部を介して渦流フィルタに入る流体中に渦流を生成するように構成され、濾過された流体がクロスフロー濾過領域のフィルタ媒体を通って出るように構成され、渦流フィルタが、濾過された粒子が第２の開口部で実質的に渦流フィルタを出るように構成される。
[69]いくつかの実施形態によれば、リブは、第１の開口部から第２の開口部まで連続的に延在する。いくつかの実施形態によれば、リブは、流路に沿った渦流に浮遊する濾過された粒子を第２の開口部に導くように構成された流路を形成する。いくつかの実施形態によれば、流路は、第１の開口部から第２の開口部まで実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、流路は、第２の開口部に向かう流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、リブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、実質的に円錐形の先細コイルを含む。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[70]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、第２の開口部に配置された収集ユニットをさらに含み、収集ユニットは、流体から濾過された固体を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して濾過装置に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットはデッドエンドフィルタを含み、デッドエンドフィルタは、流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体と、流体が流れることを可能にするように構成された収集ユニット出口と、を含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは第２段階濾過装置である。
[71]いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７０％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも７５％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８０％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも８５％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９０％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９１％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９２％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９３％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９４％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９５％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９６％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９７％を収集するように構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固形物（例えば、マイクロプラスチック）の少なくとも９８％を収集するように構成される。
[72]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[73]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、リブがリブ幅を有し、リブがリブ高さを有し、渦流フィルタがリブの隣接する回転部の間にスロット高さを有し、渦流フィルタが螺旋高さを有し、渦流フィルタが螺旋ピッチを有し、スロット高さ、リブ幅、リブ高さ、螺旋高さ、および螺旋ピッチが、流体から第２の開口部に向かって濾過される粒子を案内するために渦流を生成するように構成されたリブオーバーラップを作成するように構成される、ように構成される。
[74]いくつかの実施形態によれば、リブは、フィルタ媒体に実質的に隣接する少なくとも１つの隆起部を含む。いくつかの実施形態によれば、リブは、フィルタ媒体に実質的に隣接する複数の隆起部を含む。いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の隆起部は、流体中の渦流を維持するように構成される。いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の隆起部は、第２の開口部に向かう流路に沿った濾過された粒子の移動を容易にするように構成される。
[75]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、フィルタ媒体を横切るクロスフロー濾過領域を提供するように構成される。
[76]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[77]いくつかの実施形態によれば、流体は液体である。いくつかの実施形態によれば、流体は気体である。いくつかの実施形態によれば、流体は洗濯機排出流体を含む。
[78]いくつかの実施形態によれば、濾過装置はハウジングをさらに含み、フィルタ媒体はハウジングに組み込まれる。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタを収容するように構成されたハウジングをさらに含み、フィルタ媒体は、ハウジングと渦流フィルタとの間に締結される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットをさらに含む。
[79]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャと、流体から濾過された粒子を収集するように構成され、エンクロージャから取り外し可能である粒子収集部材と、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集部材が取り外されたときに流体がエンクロージャ内に残るように、粒子収集部材が、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[80]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化するように構成された掻き取り機構をさらに含む。
[81]いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機からの排出流体を濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、前記排出流体からマイクロプラスチックを濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機が４負荷以上の洗濯物を完了した後に、排出流体からマイクロプラスチックの少なくとも７５％を濾過するように構成される。いくつかの実施形態によれば、濾過装置は、洗濯機が４負荷以上の洗濯物を完了した後に、排出流体からマイクロプラスチックの少なくとも８０％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、または９５％を濾過するように構成される。
[82]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、流体から粒子を濾過するための方法は、第１の開口部と、第２の開口部と、リブと、第１の開口部と第２の開口部との間のクロスフロー濾過領域と、を含む渦流フィルタを提供することと、流体から濾過される粒子を含む流体を、５０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に供給することと、リブに沿ってクロスフロー濾過領域の第１の開口部から第２の開口部への方向に粒子濾過経路内の流体中に渦流を生成することと、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って流体を流すことによって、粒子濾過経路に沿って流体から粒子を濾過することと、第２の開口部で渦流フィルタから濾過された粒子を除去することと、を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、先細螺旋構成などの先細構成を有してもよい。渦流フィルタは、円錐形フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、螺旋構成および円錐形状の両方を有する先細コイルを含む。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[83]いくつかの実施形態によれば、濾過経路は、濾過された粒子をリブに沿って第２の開口部に向かって案内する。いくつかの実施形態によれば、粒子濾過経路は、第１の開口部と第２の開口部との間で実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、粒子濾過経路は、粒子濾過経路に沿って第２の開口部に向かう粒子の流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、リブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、実質的に円錐形の先細コイルを含む。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[84]いくつかの実施形態によれば、本方法は、第２の開口部に配置された収集ユニットに濾過された粒子を収集することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、濾過された流体がそこを通って流れることを可能にするようにさらに構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、第２段階濾過装置を含む。
[85]いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、マイクロファイバーを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過された粒子は、微小固体を含む。
[86]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[87]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通して流体を流すことによって流体から粒子を濾過することは、フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む。
[88]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[89]いくつかの実施形態によれば、流体は液体である。いくつかの実施形態によれば、流体は気体である。いくつかの実施形態によれば、流体は洗濯機排出流体を含む。
[90]いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、ハウジングによって渦流フィルタに締結される。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に濾過装置を収容することと、濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集ユニットは、粒子収集ユニットが取り外されたときに流体がエンクロージャ内に残るように、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[91]いくつかの実施形態によれば、本方法は、掻き取り機構を使用して渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化することをさらに含む。
[92]いくつかの実施形態によれば、本方法は、７０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、９０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１２０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１４０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に流体を提供することをさらに含む。
[93]いくつかの実施形態によれば、固体または濾過された粒子は、マイクロプラスチックを含む。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[94]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９９．０％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％を超える量を濾過する。
[95]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[96]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、洗濯機排出流体からマイクロプラスチックを濾過するための方法は、濾過装置の渦流フィルタの第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することであって、先細螺旋コイルがリブを含み、リブが渦流フィルタの第１の開口部と第２の開口部との間で減少する内径を有する、洗濯機排出流体を提供することと、第１の開口部から第２の開口部に向かう方向の粒子濾過経路に沿ってリブに沿って洗濯機排出流体中に渦流を生成することと、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体に洗濯機排出流体を流すことによって、粒子濾過経路に沿って洗濯機排出流体からマイクロプラスチックを濾過することと、第２の開口部で渦流フィルタから濾過されたマイクロプラスチックを除去することと、を含んでもよく、マイクロプラスチックを濾過することは、実施例１、実施例２、または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、先細螺旋構成などの先細構成を有してもよい。渦流フィルタは、円錐形フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは、螺旋構成および円錐形状の両方を有する先細コイルを含む。いくつかの実施形態では、渦流フィルタは先細螺旋コイルを含む。
[97]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例１または実施例４の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[98]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過フィルタは、実施例２の方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、マイクロプラスチックの質量の９９．０％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％または９９．９％を超える量を濾過する。
[99]いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの８５％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９０％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９１％を超える量を濾過する。いくつかの実施形態によれば、濾過することは、実施例４の方法を用いて測定した場合に、カウントでマイクロプラスチックの９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％を超える量を濾過する。
[100]いくつかの実施形態によれば、粒子濾過経路は、第１の開口部と第２の開口部との間で実質的に連続している。いくつかの実施形態によれば、粒子濾過経路は、第２の開口部に向かう粒子濾過経路に沿ったマイクロプラスチックの流れを阻害しないように構成される。いくつかの実施形態によれば、リブは、減少する半径で第１の開口部から第２の開口部まで螺旋状になっている。いくつかの実施形態によれば、第１の開口部は、第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、実質的に円錐形の先細コイルを含む。いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む。
[101]いくつかの実施形態によれば、方法は、第２の開口部に配置された収集ユニットに濾過されたマイクロプラスチックを収集することをさらに含む。
[102]いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、締結機構を介して第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、濾過された洗濯機排出流体がそこを通って流れることを可能にするようにさらに構成される。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、洗濯機排出流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む。いくつかの実施形態によれば、収集ユニットは、第２段階濾過装置を含む。
[103]いくつかの実施形態によれば、濾過されたマイクロプラスチックはマイクロファイバーを含む。
[104]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する。
[105]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通して洗濯機排出流体を流すことによって洗濯機排出流体からマイクロプラスチックを濾過することは、フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む。
[106]いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは可変ピッチを有する。
[107]いくつかの実施形態によれば、フィルタ媒体は、ハウジングによって渦流フィルタに締結される。いくつかの実施形態によれば、渦流フィルタは、渦流フィルタをフィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む。
[108]いくつかの実施形態によれば、本方法は、洗濯機排出流体を第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された洗濯機排出流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に濾過装置を収容することと、濾過されたマイクロプラスチックを粒子収集ユニットに収集することと、をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、粒子収集ユニットは、粒子収集ユニットが取り外されたときに洗濯機排出流体がエンクロージャ内に残るように、エンクロージャから取り外されるように構成される。
[109]いくつかの実施形態によれば、本方法は、掻き取り機構を使用して渦流フィルタおよびフィルタ媒体を浄化することをさらに含む。
[110]いくつかの実施形態によれば、本方法は、５０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、７０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、９０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１２０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、本方法は、１４０ｃｍ／秒を超える流速で第１の開口部に洗濯機排出流体を提供することをさらに含む。
[111]本開示の別の態様によれば、いくつかの実施形態によれば、コントローラは、プロセッサと、プロセッサに通信可能に結合された記憶装置と、を含んでもよく、プロセッサが、記憶装置に記憶されたプログラムされた命令を実行して、フィルタを通る流体流のパラメータを決定し、パラメータに基づいてフィルタの掻き取り機構を動作させる、ように構成される。
[112]前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求され得る主題を限定するものではないことを理解されたい。
[113]本開示に組み込まれ、本開示の一部を構成する添付の図面は、例示的な実施形態を示し、説明と共に、開示された原理を説明するのに役立つ。
本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過装置を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過装置の例示的な分解斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルの上面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルの上面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な先細螺旋コイルの上面図である。 図３の断面５－５の部分断面反転図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 例示的な濾過装置の例示的なリブの部分断面図である。 例示的な濾過装置の例示的なハウジングの斜視図である。 開放構成にある例示的な先細螺旋コイルおよびハウジングの立面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの分解斜視図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの立面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な方法の概略フロー図である。 図１１の方法の例示的な使用中の構成の概略図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な方法の概略フロー図である。 図１３の方法の例示的な使用中の構成の概略図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの立面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの断面図である。 例示的な先細螺旋コイルの例示的な部分断面図である。 濾過効率を測定するための試験方法の第１の例示的な設定を示す図である。 濾過効率を測定するための試験方法の第２の例示的な設定を示す図である。 フィルタの負荷サイクル耐性を測定するための試験方法の例示的な設定を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの例示的な等角図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの例示的な等角図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの例示的な断面図である。 本開示のいくつかの実施形態と一致する、例示的な濾過システムの例示的な断面図である。 実施例３に記載の試験方法の負荷サイクル耐性試験の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の流量の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の流量の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の流速の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の圧力の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の圧力の結果を示す図である。 実施例３に記載の試験方法の圧力の結果を示す図である。 実施例３に従って試験されるフィルタを示す図である。 実施例３に従って試験されるフィルタを示す図である。 実施例３に従って試験されるフィルタを示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、ポリエステル－綿材料の濾過前の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（粒子数による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、ポリエステル－綿材料の濾過後の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（粒子数による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、ポリエステル－綿材料の濾過前の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（重量による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、ポリエステル－綿材料の濾過後の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（重量）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、フロックされた材料の濾過前の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（粒子数による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、フロックされた材料の濾過後の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（粒子数による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、フロックされた材料の濾過前の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（重量による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。 実施例４に記載の試験方法について、フロックされた材料の濾過後の洗濯機廃水のマイクロプラスチック分布の変化（重量による）を決定することによって、本発明のフィルタの一実施形態の効率試験の結果を示す図である。
[140]ここで、例示的な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。便宜上、同じまたは同様の部分を指すために、図面全体を通して同じ参照番号を使用することができる。以下の説明に記載される実装形態は例示的な実施形態であり、本開示と一致するすべての実装形態を表すものではない。開示された原理のいくつかの例および特徴が本明細書に記載されているが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、修正、適合、および他の実施態様が可能である。以下の詳細な説明は、本開示の態様と一致するシステム、装置、および方法の単なる例とみなされることが意図されている。
[141]いくつかの実施形態は、改善された濾過性能、懸濁固体のより高い収集効率、フィルタを維持するより容易な能力、フィルタ媒体の清浄度の改善、ユーザ介入のための改善されたアクセス可能性（例えば、収集ユニットを空にする）、改善されたパッケージング、フィルタ媒体にわたる圧力降下の減少、小粒子の高効率濾過（例えば、微粒子およびマイクロプラスチック）、高流量または高流速での効率的な濾過、および目詰まり、汚染、ファウリングなどの傾向の減少などの従来の濾過システムおよび方法に改善を提供することができる。例えば、いくつかの実施形態は、収集ユニット内の広範囲の濾過された固体サイズにわたって比較的大量の固体を収集することができるフィルタを達成することができるが、フィルタ媒体は長期間の使用後に比較的清浄なままである。いくつかの実施形態では、フィルタは、高い流量および高い流速で高い濾過効率を達成する。いくつかの実施形態では、フィルタは、空気または水などの流体から固体または微小固体を濾過することができる。いくつかの実施形態では、フィルタは、例えば廃水、飲料水、または洗濯水などの水からマイクロプラスチックを濾過することができる。
[142]微粒子廃棄物の問題は増大している。特に、マイクロプラスチックなどのマイクロ固体廃棄物が重大な問題であり、健康被害になりつつあることがますます認識されつつある。例えば、「マイクロプラスチック」は、一般に、５ミリメートル未満のサイズを有する規則的または不規則な形状を有する任意の合成粒子であると考えられる。マイクロプラスチックは、一次供給源および二次供給源の両方からもたらされ得る。主な原因としては、織物摩耗（例えば、洗濯機で分解され、洗濯排水を介して環境に排出される衣類中の合成繊維）およびタイヤ摩耗（例えば、通常の運転によるタイヤ摩耗により、ゴムが絶えず摩耗し、環境に洗い流される路面に放置される）が挙げられる。二次供給源は、より大きなプラスチック片（例えば、プラスチックボトル）がより小さな片に分解されることを含む。次いで、マイクロプラスチックは、人間が消費するために給水に入る。本明細書のいくつかの実施形態は、説明を助けるためにマイクロプラスチックに関して説明され得るが、本開示は、マイクロプラスチックを濾過することに限定されず、流体から他の固体、粒子、マイクロ固体、マイクロ粒子、マイクロファイバー、粒子状物質、または他の濾過可能な物質を濾過するために使用することができる。
[143]研究によれば、平均的な人は、プラスチック製クレジットカードと同等の重量の約５グラムのマイクロプラスチックを１週間に消費し得ることが示されている。このプラスチックの約３５％は、環境中に放出されるマイクロプラスチックの単一の最大点源であると考えられる織物摩耗に由来すると考えられる。マイクロプラスチックのヒト摂取は、自閉症、早期思春期、結腸癌および乳癌などの悪性疾患、ならびに心臓の問題に関連し、リンクする。
[144]人間の健康に対するリスクに加えて、マイクロプラスチックおよび他のプラスチック廃棄物は、環境および気候にも影響を及ぼす。マイクロプラスチックおよび他のプラスチック粒子は、地球の最大の炭素シンクの１つである世界の海洋の自然の生物学的ポンピング作用を妨げる可能性がある（第２次世界大戦以降に放出された炭素の４０％以上を捕捉する）。環境中のマイクロプラスチックの継続的な蓄積は、放射強制力などの地球の自然プロセスのこれおよび他のプロセスと干渉する可能性がある。例えば、大気中のマイクロプラスチックは、地球の表面から放出された熱を逃がすのではなく、反射または吸収することによって温室効果に寄与し得る。
[145]流動する流体（例えば、水または空気）中に懸濁したマイクロプラスチックの濾過は、特に高い流量または高い流速での粒子のサイズおよび流体の流速のために困難であった。従来の濾過方法、例えばフィルタ媒体を使用するデッドエンドおよび従来のクロスフローフィルタシステムは、高流量、高流速、または高濃度のマイクロプラスチックでは効果的ではない。さらに、そのようなフィルタは浄化が困難であり、より小さいサイズのマイクロプラスチックまたは他の粒子を効果的に選択することができない。例えば洗濯機などの多くの用途では、流体排出は、短時間で比較的大量の流体を排出するために高い流量および高い流速を有し、高速および高圧排出の両方をもたらす。デッドエンド濾過は、そのような状況では効果的ではなく、その理由は、フィルタ媒体によって引き起こされる流れの制限およびフィルタ媒体における濾過された残留物の蓄積が、フィルタ媒体を横切る圧力降下および背圧をもたらし、その結果、フィルタ媒体を通る流れが低くなり、最終的に閉塞が起こり、排出ラインの壊滅的な故障につながる可能性があるためである。そのような故障は、ポンプの故障、洗濯機からの排水不能、および洗濯機からの漏れをもたらす可能性がある。十分に高い流量では、微細なフィルタ媒体は濾過流を妨げ、システムを通る背圧を引き起こし、ホースまたはパイプを吹き飛ばし、漏れ、壊滅的なホースまたはパイプの故障、またはシステムの様々な構成要素の損傷につながる可能性がある。従来のクロスフロー濾過方法はまた、残留物がフィルタ媒体上に集まり、フィルタが容易に浄化されず、マイクロプラスチック含有物の多くが依然として排出されるように比較的低い効率であるため、効果的ではない。従来のクロスフロー濾過フィルタはまた、流体から粒子を効率的に濾過することができないため、高流量および高流速では効果的ではない。
[146]本開示の例示的なフィルタは、過度の圧力降下およびフィルタの目詰まりを生じることなく、流動する流体からマイクロプラスチックを濾過することに伴うそのような問題に対処することができ、したがって濾過性能を改善することができる。例示的なフィルタはまた、マイクロプラスチックなどの粒子を、５０ｃｍ／秒を超える流速などの高い流量および高い流速で濾過するのにより効果的である。フィルタは、先細コイルの隣接する回転部の間のクロスフロー濾過などによって、懸濁固体（例えば、粒子）が流体から分離される濾過領域を含んでもよい。以下の説明では、先細コイルと、螺旋構成をさらに有するものとを含む渦流式充填装置について言及するが、これは本開示の一実施形態である。本発明は、螺旋または先細螺旋構成に限定されるべきではない。しかしながら、この構成に関して、粒子の流れは、先細螺旋コイルの隣接する回転部の間の渦流を含んでもよい。フィルタは、粒子を捕捉して処分することができる収集領域に向かって、先細螺旋コイルの隣接する回転部の間の流路に沿って粒子の流れを進めるように構成されてもよい。
[147]図１は、流体流方向１２６に沿って概して直径が減少する先細螺旋コイルを有する本開示の例示的な濾過装置を示す。図１に示すように、濾過装置１００は、入口流体流１２６が入る流体入口などの第１の開口部１２２を有する。濾過装置１００は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって延在する先細螺旋コイル１１２を含む。第２の開口部１２４は、第１の開口部１２２に対向していてもよい。図１に示すように、いくつかの実施形態では、第２の開口部１２４は、残渣収集ユニット１７０内に開口部してもよい。先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８を有する。濾過されるべき流体が第１の開口部１２２から第２の開口部１２４へ通過するとき、先細螺旋コイル１１２の形状のリブ１１８は流体中に渦流１３６を生成する。渦流１３６は、粒子流路１３８（例えば、第２の開口部１２４に向かって）に沿った濾過される粒子（例えば、フィルタ残留物）の移動を促進し、濾過された流体（例えば、濾液）の流れ１０２は、フィルタ媒体１４２を横切るクロスフロー濾過などによってフィルタ媒体１４２を通って出ることができる。図１の理解を容易にするために、フィルタ媒体１４２は断面のみで示されているが、リブ１１８を囲むと理解される。フィルタ媒体１４２は、リブ１１８と直接一体化されてもよく、またはハウジング１１４（図示せず）の一部としてリブ１１８に取り付けまたは結合されてもよい。次に、図７を用いて、ハウジング１１４の一例について説明する。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、図６を参照して以下でさらに詳細に説明する溝１５２およびガスケットロッド１６０を含んでもよい。先細螺旋コイル１１２のリブ１１８は、粒子流路１３８および濾過装置１００を通って流れる流体のためのフローガイドを形成することができる。いくつかの実施形態では、リブ１１８は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４への流体流方向に沿った連続流ガイド（例えば、最初から最後まで破損していない）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、粒子流路１３８は、リブ１１８に沿って第２の開口部１２４に向かう濾過された粒子の流れを容易にするために実質的に遮られなくてもよい。いくつかの実施形態では、残渣収集ユニット１７０（例えば、濾過された粒子を収集するための）は、先細螺旋コイル１１２の第２の開口部１２４に設けられてもよい。濾液を粒子流路１３８に沿ったクロスフロー濾過などによって残渣から分離することを可能にするために、図１に示すように、フィルタ媒体１４２（例えば、メッシュまたは膜）を先細螺旋コイル１１２（例えば、リブ１１８の回転部の側面を部分的にまたは完全に囲む）の周りに設けることができる。残渣収集ユニット１７０は、それ自体のフィルタ媒体１７２を含み、これはフィルタ媒体１４２およびハウジング１７４と同じであっても異なっていてもよい。
[148]動作中、流体および懸濁粒子は、図１に示すように、より大きい直径の端部からなど、先細螺旋コイルの入口に入る。流体流は、渦流１３６を生成するために、粒子および流体をコイルの側面に向かって半径方向外側に押す。図１に示すように、先細螺旋コイル１１２を取り囲むフィルタ媒体１４２は、粒子がフィルタから出るのを防止する。一方、濾過された流体流１０２は、クロスフロー濾過などによって、リブ１１８の回転部の間にフィルタ媒体１４２を通って出る。先細螺旋コイル１１２の形状は、流体がフィルタを通って流れる際に、リブ１１８に沿って出口に向かって粒子流路１３８に沿ってコイルに沿って渦流１３６と共に粒子を移動させる。さらに、粒子は残渣収集ユニット１７０に蓄積することができ、そこで粒子はフィルタ媒体１７２に含まれ、濾過された流れ１０２も収集ユニット出口１７４を通って残渣収集ユニット１７０の側面を介して出る。収集ユニット出口１７４はまた、フィルタ媒体１７２によって覆われてもよい。
[149]先細螺旋コイル１１２によって生成された渦流１３６は、粒子経路１３８に沿って、またはコイル１１２の中心に戻って、粒子を流体流に絶えず混合させる。これらの渦流はまた、フィルタ媒体１４２を横切るクロスフロー濾過に寄与する。渦流１３６は、粒子をフィルタ媒体１４２上に閉じ込めたり、リブ１１８上に集めたりするのではなく、懸濁状態のままにするので、第２の開口部１２４に向かう渦流１３６および粒子流路１３８の形成は、フィルタ媒体１４２に沿った濾過された粒子の蓄積を防止し、それによって継続的な使用にわたってフィルタ効率を維持する。フィルタ媒体１４２は、特定のサイズの粒子を適切に濾過（例えば、特定の孔径を使用すること）するように構成することができる。フィルタ媒体１４２はまた、所望の収集パラメータに基づいて構成することができる。例えば、本明細書に記載のフィルタは、実施例１、実施例２、または実施例４のいずれかの方法を使用して測定した場合に、サイズが１０マイクロメートルになるまで後濾過した場合に、質量で約９０％以上の微粒子を捕捉するように構成され得る。
[150]さらに、渦流１３６によって誘発された粒子の運動は、粒子を互いに衝突させ、凝集をもたらして濾過がより容易なより大きな粒子を生成することができるが、より小さな粒子はフィルタ媒体を通過することができる。渦流によって誘発される凝集は、フィルタ内でより良好な効率を提供し、そのフィルタ媒体が捕捉されている粒子よりも大きい孔径を有し得るとしても、フィルタが粒子を捕捉することを可能にし得る。また、渦流に起因して、先細螺旋コイル１１２およびフィルタ媒体１４２が比較的清浄なままである間に、粒子がフィルタの第２の開口部１２４に向かって押される。粒子は、コイルの狭い端部にあってもよい第２の開口部１２４に配置された収集ユニット１７０に収集することができる。いくつかの実施形態では、収集ユニット１７０は、いくつかの実施形態では、クロスフロー濾過などによって一次濾過が先細螺旋コイル１１２に沿ってフィルタ媒体１４２を通って行われるため、流体流が従来のデッドエンドフィルタと比較して収集ユニット１７０で減少し得ることを除いて、デッドエンドフィルタと同様に作用し得る。また、濾液流体はフィルタ媒体１４２を介して出ることができるので、フィルタ媒体１４２および収集ユニット１７０にわたる圧力降下を低減または排除することができる。いくつかの実施形態では、収集ユニット１７０は、粒子残留物（例えば、フィルタ「ケーキ」）をフィルタから容易に廃棄することができるように、取り外し可能なカップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、収集ユニット１７０は、クロスフローフィルタ、または他の何らかのタイプのフィルタと同様に動作することができる。いくつかの実施形態では、収集ユニットは、粒子のさらなる除去を可能にする第２段階の濾過を含む。例えば、デッドエンドフィルタではなく、第２段階の濾過は、フィルタまたは収集ユニットを定期的に停止および浄化する必要がないように、別の流体の連続流を使用して濾過された粒子のさらなる濾過または排出を提供することができる。
[151]図２はまた、本開示の実施形態と一致する例示的な濾過装置の構成要素を示す。先細螺旋コイル１１２およびハウジング１１４の２つの部分を有する濾過装置が示されている。いくつかの実施形態では、ハウジング１１４は、フィルタ媒体１４２（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、残渣収集ユニットなどの、図１に示す１つまたは複数の部品を含むさらなる部品が存在してもよい。図２に示すように、先細螺旋コイル１１２は、矢印１１６で示すようにハウジング１１４に挿入することができる。例えば、先細螺旋コイル１１２およびハウジング１１４は、濾過装置の組み立てを容易にするために、フィルタ媒体１４２（図示せず）を含むことができるハウジング１１４の内側に先細螺旋コイル１１２を配置することができるようなサイズおよび形状とすることができる。
[152]図３Ａ～図３Ｄは、例示的な先細螺旋コイル１１２をより詳細に示す。先細螺旋コイル１１２は、螺旋状に配向されたリブ１１８を有する単一（例えば、モノリシック）またはマルチピース構成要素とすることができる。先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８に沿って渦流を生成するように構成されてもよい。リブ１１８は、リブ１１８の隣接する回転部の間で中心軸線１２０の周りを回転する漏斗状渦流に巻くことができる。動作中、流体流は、矢印１２６で示すように、第１の開口部１２２に入る。第１の開口部１２２は、先細螺旋コイル１１２の第１の端部に形成されてもよい。先細螺旋コイル１１２の第１の開口部は、先細螺旋コイル１１２の両端部のうちの比較的広い方であってもよい。開口部は、矢印１２６によって示される方向に先細螺旋コイル１１２を通る流体流のために開いた断面流れ領域を指すことができる。流体が先細螺旋コイル１１２を通過すると、濾液流体は、先細螺旋コイル１１２の側面（例えば、リブ１１８の回転部間の空間）から出ることができる。流体はまた、第２の開口部１２４を通って出ることができる。先細螺旋コイル１１２は、ハウジング１１４または他のフィルタ媒体１４２によって囲まれると、フィルタを通って流れる流体に影響を及ぼすフローガイドを形成することができる。先細螺旋コイル１１２は、渦流、渦流などの渦流を生成することができ、あるいは一般にリブ１１８に沿った螺旋状、ループ状、または巻回経路に沿って第２の開口部１２４に向かってそこに懸濁した粒子を同伴、濃縮、または輸送する任意の流体流れ機構を生成することができる。
[153]濾過領域は、第１の開口部１２２と第２の開口部１２４との間のリブ１１８の回転部の間に先細螺旋コイルの外側の周りに構成されてもよい。渦流の形成は、図１を参照して説明したように、リブ１１８に沿ってなど、第２の開口部１２４に向かう粒子の移動を促進することができる。いくつかの実施形態では、第２の開口部１２４は、粒子が収集される収集領域または廃棄物排出流に開口部してもよく、濾過領域は比較的粒子を含まないままである。
[154]先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８に沿って連続的なフローガイドを形成することができる。例えば、リブ１１８は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４までの比較的切れ目のないリブを含んでもよい。いくつかの実施形態では、リブ１１８は、リブ１１８に沿った流路に沿った任意の不連続部が方向１３８の流体または粒子の流れを著しく妨げないように、リブ１１８の隣接する回転部の間に機能的に連続したフローガイドを形成することができる。リブ１１８は、途切れなくてもよい。リブ１１８は、隙間のない連続した単一の材料片から形成されてもよく、先細螺旋フローガイド１１２の螺旋経路に沿って流体入口１２２から狭い端部１２４までの流路を提供する。流路は、先細螺旋コイル１１２の軸線１２０を中心としたリブ１１８の同心円状により小さい半径方向回転を介してリブ１１８に衝突する流体流によって生成された渦流１３６を含む。
[155]単一のリブ１１８は、先細螺旋コイル１１２の設計に特定の利点を有することができる。例えば、リブ面が入力流れ方向１２６に対してより垂直であり得るため、リブの螺旋形状がより鋭い入射角を提供し得るので、単一のリブ１１８は、より良好な渦流生成を提供し得る。また、圧下率β／αは、渦流形成に寄与し得る。いくつかの実施形態では、単一のリブ１１８は、第１の開口部１２２と第２の開口部１２４との間で２～６回転を完了することができる。例えば、リブは、第１の開口部１２２と第２の開口部１２４との間で２．０、２．２５、２．３３、２．５、２．６６、２．７５、３．０、３．２５、３．３３、３．５、３．６６、３．７５、４．０、４．２５、４．３３、４．５、４．６６、４．７５、５．０、５．２５、５．３３、５．５、５．６６、５．７５、または６．０回転を完了することができる。単一のリブなどによって、レーカ減速比と組み合わせてより多くの回転を提供することにより、流体の渦流生成および濾過の改善を容易にすることができ、濾過された粒子の収集のための第２の開口部１２４に向かう移動を容易にすることができる。
[156]特定の実施形態は単一のリブ１１８を有するように示されているが、先細螺旋コイル１１２は複数のリブ１１８を含んでもよい。例えば、先細螺旋コイル１１２は、２つのリブ１１８を含んでもよく、各リブは、対向するリブに対向する先細コイル形状を形成する。複数のリブの使用は、コイルに対するより急なピッチを可能にしながら、先細螺旋コイル１１２が隣接するリブ間のより小さい間隔を維持することを可能にするので、いくつかの用途において有利であり得る。このようにして、特定の実施形態では、コイルへのリブの突出部のレーカ減少比β／α（後述）または他のパラメータをより容易に制御することができる。複数のリブの使用はまた、交互のリブが異なる寸法を有することを可能にし、先細螺旋コイル１１２の設計のさらなる制御を提供する。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、２つ、３つ、４つ、または５つのリブを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のリブは、先細螺旋コイル１１２の外周の周りに等間隔に配置されてもよい。他の実施形態では、複数のリブは、先細螺旋コイル１１２の外周の周りに不均一に離間されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のリブの各々は、同じまたは類似の断面形状を有することができる。他の実施形態では、複数のリブのうちの１つまたは複数は、断面形状が変化してもよく、それによって、先細螺旋コイル１１２内の様々なレーカ減少比β／α（後述）を可能にする。
[157]リブ１１８に加えて、またはそれに代えて、先細螺旋コイル１１２は、いくつかの実施形態では、ベーン、ブレード、プレート、パネル、スラット、フィン、ストリップ、障害物、またはそれを通過する流体に摂動を引き起こすように構成された任意の固体部材などの構造を含んでもよい。リブ１１８は、バッフルのように作用して、その上を流れる流体に摂動を引き起こすことができ、これは、先細螺旋コイル１１２に渦流を生成するか、またはその形成に寄与することができる。リブ１１８は、減少する半径で第１の開口部１２２から第２の開口部１２４まで螺旋状に延びてもよい。半径は、軸線１２０から軸線１２０に直交する方向に外向きに測定することができる。リブ１１８の形状は、螺旋、ねじれ、湾曲、コルクスクリュー、縮径旋回、対数螺旋、またはアルキメデス螺旋であってもよい。いくつかの実施形態では、リブは、後向きのタイプのリブなどのタイプのリブを含んでもよい。
[158]先細螺旋コイル１１２の様々なパラメータは、濾過パラメータまたは性能に基づいて調整することができる。例えば、先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８の回転数を変化させて寸法決めおよび成形することができる。さらなるパラメータは、リブ幅、リブ高さ、リブ断面形状、リブ角度（例えば、軸線１２０に対するリブの前面または後面の傾斜（図１５））などのリブ寸法、および螺旋ピッチ、螺旋高さ、螺旋傾斜、螺旋偏心、螺旋角度（例えば、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４への先細螺旋コイルの先細の程度）などの螺旋寸法を含んでもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、射出成形、機械加工、押出成形、および他の製造技術などによって単一の構成要素として作製されてもよい。先細螺旋コイル１１２は、それぞれ別々に製造された構成部品から組み立てることもできる。
[159]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、１つまたは複数の圧力調整機構を含んでもよい。いくつかの実施形態では、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、先細螺旋コイル１１２、圧力調整機構は、複数の圧力調整孔１１５を含む。圧力調整孔１１５は、先細螺旋コイル１１２の内径から先細螺旋コイル１１２の外径まで延在し、例えば、収集された粒子がフィルタを通る濾過された流体の流れを妨げるので、連続使用にわたってコイル内の背圧を緩和するように作用する。圧力調整孔１１５は、例えば、第１の開口部１２２で背圧を半径方向外側に転向させることによって、入口から離れる方向に圧力を転向させることによって濾過システム内の背圧を緩和することができ、それによって濾過装置の上流で背圧の影響を受けやすいポンプまたはホースなどのシステム構成要素の寿命を維持する。図３Ｂ～図３Ｄの実施形態は、第１の開口部１２２の外周の周りに半径方向に離間した５つの圧力調整孔１１５を含む。他の実施形態では、圧力調整孔１１５の数は変化してもよい。例えば、圧力調整孔１１５の数は、孔の直径に基づいて変化してもよい。例えば、各圧力調整孔は、終点を含む０．０３～０．５０インチの範囲の直径を有することができ、それは、例えば、０．０３～０．４０インチ、０．０３～０．３０インチ、０．０３～０．２０インチ、０．０３～０．１０インチ、０．０３～０．０９インチ、０．０３～０．０８インチ、０．０３～０．０７インチ、０．０３～０．０５インチ、０．１０～０．５０インチ、０．２０～０．５０インチ、０．３０～０．５０インチ、０．４０～０．５０インチ、０．１０～０．４０インチ、０．１０～０．３０インチ、０．１０～０．２０インチ、０．０３～０．２０インチ、０．０３～０．１５インチ、０．０３～０．１３インチ、０．０３～０．１２インチ、０．０３～０．１１インチ、０．０３～０．１０インチ、０．０３～０．０９インチ、０．０３～０．０６インチ、０．０３～０．０５インチ、０．０４～０．０９インチ、０．０４～０．０７インチ、０．０４～０．０６インチ、０．０５～０．１０インチ、０．０５～０．７０インチ、０．０６～０．１０インチ、０．０６～０．０８インチ、または０．０８～０．１０インチの範囲の直径である。一実施形態では、圧力調整孔１１５は、０．０７インチの直径を有することができる。他の実施形態では、圧力調整孔１１５は、０．０５インチ、０．０６インチ、０．０８インチ、または０．０９インチの直径を有することができる。他の実施形態では、先細螺旋コイル１１２に配置された圧力調整孔１１５の数は、５～３０、５～１５、５～１０、３～７、７～１２、１０～２０、または１０～１５などの、１～５０の範囲であってもよい。他の実施形態では、圧力調整孔１１５の数は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５であってもよい。
[160]１つまたは複数の圧力調整孔は、圧力解放機構を含んでもよい。いくつかの実施形態では、圧力解放機構は、先細螺旋コイル１１２内の圧力が所定のしきい値に達したときに開くように構成された圧力逃がし弁（図示せず）を含んでもよい。圧力逃がし弁は、圧力チェック弁として動作することができる。いくつかの実施形態では、圧力逃がし弁は、傘状弁を含んでもよい。圧力逃がし弁は、デフォルトで閉位置になるように構成されてもよく、それにより、流体が圧力逃がし孔１１５を通って先細螺旋コイル１１２の内部から出るのを防止する。圧力逃がし弁は、所定の圧力しきい値で開くように構成されてもよく、それにより、流体が圧力逃がし孔１１５を通って先細螺旋コイル１１２の内部から出ることを可能にし、先細螺旋コイル１１２の上流の背圧を防止し、それにより、他のシステム構成要素への損傷を防止し、流れ障害または圧力障害を防止し、浄化間の濾過装置の使用回数を延ばす。例えば、洗濯機の濾過装置として使用される場合、濾過装置は、浄化を必要とする前に、２～２０負荷、例えば５～１５負荷、５～１０負荷、１０～２０負荷、１５～２０負荷、３～１０負荷、３～７負荷、４～１０負荷、４～８負荷、５～８負荷、７～１２負荷、９～１３負荷、１１～１３負荷、１３～１７負荷、または１６～２０負荷などの排出流体を濾過することができる。いくつかの実施形態では、例えば圧力解放機構を含む濾過装置は、浄化を必要とする前に、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０個の負荷から排出流体を濾過することができる。浄化は、例えば、最後の浄化からの負荷から収集された濾過された粒子が、十分な濾過を防ぐのに十分なレベルまでフロースループットを妨げたために必要とされ得る。
[161]いくつかの実施形態によれば、圧力逃がし弁などの濾過システム内の背圧が１～１０ｐｓｉの範囲の圧力に達すると、圧力リリーフ弁が開くことができる。いくつかの実施形態では、圧力逃がし弁などの濾過システム内の背圧が、２～５ｐｓｉ、２～４ｐｓｉ、２～３ｐｓｉ、３～４ｐｓｉ、４～６ｐｓｉ、５～７ｐｓｉ、６～８ｐｓｉ、または７～９ｐｓｉの範囲の圧力に達すると、圧力逃がし弁が開くことができる。いくつかの実施形態によれば、圧力逃がし弁などの濾過システム内の背圧が２．５ｐｓｉ、２．６ｐｓｉ、２．７ｐｓｉ、２．８ｐｓｉ、２．９ｐｓｉ、３．０ｐｓｉ、３．１ｐｓｉ、３．２ｐｓｉ、３．３ｐｓｉ、３．４ｐｓｉ、３．５ｐｓｉ、３．６ｐｓｉ、３．７ｐｓｉ、３．８ｐｓｉ、または３．９ｐｓｉ、４．０ｐｓｉ、４．１ｐｓｉ、４．２ｐｓｉ、４．３ｐｓｉ、４．４ｐｓｉ、４．５ｐｓｉ、４．６ｐｓｉ、４．７ｐｓｉ、４．８ｐｓｉ、４．９ｐｓｉ、または５．０ｐｓｉの圧力に達すると、圧力逃がし弁が開くことができる。
[162]図４Ａ～図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、螺旋偏心の例を示す。図４Ａ～図４Ｂは、例えば、矢印１２６に平行な流体流の方向に第１の開口部１２２から見た、例示的な先細螺旋コイル１１２の上面断面図である。図４Ａに示すように、先細螺旋コイル１１２は、軸線１２０に沿ってほぼ円形の断面を有することができ、リブ１１８は、各回転のリブ重なりαを有する第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って減少する半径で軸線１２０の周りを螺旋状に旋回する。したがって、断面のサイズは、第２の開口部１２４に近いほど小さくてもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２の断面は、軸線１２０に沿った任意の所与の点に他の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、円形断面を有するのではなく、先細螺旋コイル１１２は、ある程度の偏心を有するように構成されてもよい。図４Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は偏心していてもよく、ほぼ楕円の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２の断面形状は、図４Ｃに示すように、他の方法、例えば八角形で円形から逸脱してもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２の断面は、円形、楕円形、三角形、正方形、五角形、六角形、八角形、または他の幾何学的断面であってもよい。先細螺旋コイル１１２は、第１の開口部１２２から軸線１２０に沿って見たときに、様々な実施形態において時計回りまたは反時計回りに螺旋状であってもよい。
[163]図５Ａは、図３に示す切断面５－５に沿った先細螺旋コイル１１２の垂直断面図である。図５Ａに示すように、リブ１１８は、均一なリブ幅１２７を有するように構成することができ、これは、リブ１１８の内側縁部からリブ１１８の外側縁部まで測定された距離を有する寸法を指すことができる。また、リブ１１８は、均一なリブ高さ１２８を有することができ、これは、第１の開口部１２２に面するリブ１１８の下面からリブ１１８の上側の反対側の面（例えば、第２の開口部１２４に面する表面）まで測定された寸法を指すことができる。リブ１１８は、図５Ａではほぼ矩形断面を有するように示されているが、いくつかの実施形態は、例えば正方形、台形、または菱形などの他の四辺形断面などの非矩形断面を含んでもよい。他の実施形態では、リブ１１８の断面の１つまたは複数の表面は、渦流の形成を容易にするために、またはリブ１１８に沿って第２の開口部１２４に向かう粒子流路１３８のためのフローガイドとして作用するために湾曲していてもよい。
[164]先細螺旋コイル１１２は、支持構造体１１９を含んでもよい。支持構造体１１９は、リブ１１８の構造的支持を提供することができる。支持構造体１１９は、リブ１１８と第１の開口部１２２の支持面１２１との間の空間を満たす材料を含んでもよい。支持構造体１１９は、支持面１２１にリブ１１８を取り付けるための追加の領域を提供することができ、製造中などにリブ１１８の強度および位置合わせを維持することができ、または先細螺旋コイル１１２のコイル部が位置ずれしたり、動作中に誘発される歪みから分離したりするのを防止することができる。支持構造体１１９は、所定の角度長さ、例えば、軸線１２０を中心に約０．２５回転（９０度）、または適切な量の支持または安定性を提供するのに十分な任意の他の量で設けられてもよい。いくつかの実施形態では、支持構造体１１９の角度スパンの範囲は、例えば、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度、１０５度、１２０度、１３５度、１５０度、２７０度、１８０度、１９５度、２１０度、２２５度、２４０度、２５５度、または２７０度など、約１度～１６５度であってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造体１１９は中実であってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造体１１９は、流体流がそれを通過することを可能にする開口部を含んでもよい。支持構造体１１９に加えて、またはその代わりに、第２の支持構造体（図示せず）を第２の開口部１２４に設けてもよい。
[165]図５Ａにも示すように、先細螺旋コイル１１２は、螺旋高さ１３０を有することができ、これは、第１の開口部１２２に最も近くに位置するリブ１１８の第１の端部（例えば、先細螺旋コイル１１２の近位端）からリブ１１８の他端部（例えば、第２の開口部１２４にあってもよい先細螺旋コイル１１２の遠位端）まで測定された寸法を指すことができる。
[166]先細螺旋コイル１１２は、第１の開口部１２２におけるコイルの螺旋形状の外周の直径を指すことができる第１の螺旋外径１３５を有することができる。先細螺旋コイル１１２は、第２の開口部１２４におけるコイルの螺旋形状の外周の直径を指すことができる第２の螺旋外径１３２を有することができる。先細螺旋コイル１１２はまた、第１の開口部１２２におけるコイルの螺旋形状の内周の直径を指すことができる第１の螺旋内径１３３を有することができる。先細螺旋コイル１１２はまた、第２の開口部１２４におけるコイルの螺旋形状の内周の直径を指すことができる第２の螺旋内径１３１を有することができる。先細螺旋コイル１１２は、第２の螺旋内径１３１が第１の螺旋内径１３３よりも小さくなるようにほぼ円錐形状を有してもよい。同様に、第２の螺旋外径１３２は、第１の螺旋外径１３５より小さくてもよい。
[167]第１の螺旋外径１３５は第２の螺旋外径１３２よりも大きいことが好ましいが、第１の螺旋内径１３３が第２の螺旋内径１３１よりも大きいならば、これらの直径はいくつかの実施形態では同じであってもよいと考えられる。そのような構成は、血液濾過などの特に小径の用途、またはリブ１１８上の残留物の蓄積を防止するために、リブ１１８が粒子流路１３８に沿った流体流をさらに促進するように傾斜しているかまたは他の形状である場合に有益であり得る。
[168]先細螺旋コイル１１２は、ねじ山のピッチと同様に、リブ１１８の２つの隣接する回転部の中点間の軸線１２０に平行に測定された寸法である螺旋ピッチ１３４を有することができる。いくつかの実施形態では、螺旋ピッチ１３４は可変であってもよい。いくつかの実施形態では、螺旋ピッチ１３４は均一であってもよい。
[169]特定の先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８の隣接する回転部の表面間のスロット高さ（β）を、先細螺旋コイル１１２の中央開口部内へのリブ１１８の隣接する回転部の内面間のリブオーバーラップ（α）で割った比によって決定される、レーカ減速比（β／α）によって説明することができる。スロット高さβは、図５Ａに示すように、リブ１１８の隣接する表面間で測定される。先細螺旋コイル１１２が複数のリブ１１８を含む実施形態では、スロット高さβは、隣接するリブ１１８の表面間で測定される。図５Ａおよび図１７のスロット高さβは、測定が平行な表面間で行われるように、ほぼ平行な表面について示されている。しかしながら、隣接する表面がスロットの長さにわたって非平行である場合、スロット高さβは、表面が重なり合う期間の隣接する表面間の平均スロット高さとして測定される。リブ重なりαは、リブ１１８の前の回転によって形成された開口部に突出するリブ１１８の回転部が徐々に狭くなる距離を示す。例えば、図５Ａおよび図４Ａの図で見ると、リブ重なりαは、リブ１１８の各回転部の内径（軸線１２０からリブ１１８の内縁まで測定される）の減少として観察され得る。スロット高さβと同様に、先細螺旋コイル１１２が複数のリブ１１８を含む実施形態では、リブ重なりαは、隣接するリブ１１８の内面間で測定される。図５Ａのリブ重なりαは、平行な内面について示されているが、隣接する内面が非平行である場合、リブ重なりαは、隣接する内縁の中点から測定される。
[170]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、製造公差を考慮して、約３．０～４．０のレーカ減少比β／αを有することができる。いくつかの実施形態では、レーカ減少比β／αは、濾過されるべき流体の種類、濾過されるべき粒子の種類およびサイズ、濾過されるべき流体の流れパラメータ、ならびに濾過された粒子が収集されるべきか、または連続排出流に通されるべきかを含む操作の規模に基づいて構成され得る。いくつかの実施形態では、レーカ減少比β／αは、３．０未満であってもよく、または４．０より大きくてもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、約０．１～１０の範囲内の、例えば、０．１～０．５、０．２５～０．７５、約０．５～１．０、約０．７５～１．２５、約１．０～約１０．０、約１．０～６．０、約２．０～５．０、約２．５～４．５、約３．０～４．０、約１．０～３．０、約２．０～３．０、約３．０～７．０、約４．０～６．０、約５．０～１０、約５．０～６．０、約６．０～７．０、約７．０～８．０、約８．０～９．０、約９．０～１０、約６．０～８．０、約７．０～９．０、または約６．５～８．５などの、レーカ減少比β／αを有してもよい。本開示に列挙されたすべての範囲は、「～」または他の方法で列挙されているかどうかにかかわらず、範囲の終点を含むと理解される。したがって、「Ｘ～Ｙ」は、それらの間の値に加えて、値ＸおよびＹを含むと理解される。
[171]いくつかの実施形態では、例えば、マイクロプラスチックを濾過する場合、流体が徐々に狭くなる螺旋内径（例えば、リブ重なりα）を有する位置でリブ１１８に衝突するときに、３．０～４．０のレーカ減少比β／α値が、流体を渦流１３６内で方向転換させるのにより効果的であり得る。
[172]いくつかの実施形態では、レーカ減速比β／αは、先細螺旋コイル１１２の長さに沿って均一であってもよい。他の実施形態では、レーカ減速比β／αは、先細螺旋コイル１１２の長さに沿って変化してもよい。
[173]先細螺旋コイルはまた、外側レーカ減速比β／γを有することができ、γはリブ延長部であり、図５Ａに示すように、リブ１１８の外側隣接面の回転のためのリブ重なりαに対する外部相手を示す。外側レーカ減速比β／γの値は、上記のレーカ減速比β／αについて説明した値と同様であってもよい。リブ１１８の均一な断面および均一な螺旋ピッチなどのいくつかの実施形態では、外側レーカ減少比β／γは、レーカ減少比β／αと同じであってもよい。他の実施形態では、例えば、リブ１１８が先細螺旋コイル１１２の長さに沿って不均一な断面を有する場合、または複数のリブ１１８が隣接するリブについて異なる特性を有する場合など、レッカー減速比β／αは、外側レッカー減速比β／γと異なってもよい。
[174]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、流体が先細螺旋コイル１１２に矢印１２６の方向に入るときに流体流を方向転換することによって粒子濾過を助けると考えられる。先細螺旋コイル１１２は、流体がリブ１１８の漸進的に狭い回転部で表面に衝突して渦流１３６を生成する際に、流体を流体渦流１３６内で方向転換させる。流体流がリブ１１８に衝突すると、渦流１３６内の方向転換された流体は、粒子を懸濁状態に保ち、第２の開口部１２４に向かう粒子の全体的な移動を促進するのに役立つ。渦流１３６は、リブ１１８に沿って、粒子流路１３８によって示すことができるように、一般に螺旋流路内の懸濁粒子の移動を容易にすることができる。渦流１３６は、そうでなければリブ１１８またはフィルタ媒体１４２の上または上に留まる可能性がある懸濁粒子を一掃または保持するのに役立ち、それによって粒子を懸濁状態に戻し、第２の開口部１２４での粒子の収集または排出を促進する。第２の開口部１２４で先細螺旋コイル１１２から出る粒子は、濾過された流体がフィルタ媒体１４２を通ってコイル１１２から出る間に廃棄のために収集されてもよい。粒子は、流体から除去されることが望まれる任意の固体または他の物体を含んでもよい。粒子のサイズは、微粒子濾過または海洋廃棄物浄化などの濾過用途に依存し得る。粒子は、懸濁固体、微粒子、生物学的細胞、細胞産物、小胞、エキソソーム、マイクロプラスチック、固形廃棄物、プラスチックボトル、プラスチックバッグ、または流体から除去される任意の他の標的物体を含んでもよい。
[175]リブ形状は、粒子濾過性能に影響を及ぼす可能性があり、特定の流体、粒径、または利用可能な空間もしくは製造上の制約などの特定の用途に合わせて調整することができる。先細螺旋リブ構成を使用すると、濾液流体がフィルタ媒体１４２を通過することを可能にしながら、流体が先細螺旋コイル１１２に矢印１２６の方向で渦流１３６に入るときに流体流を有益に方向転換して粒子を懸濁状態に保つことによって、粒子濾過をより容易にすることができると考えられる。リブ１１８は、例えば、図１、図４Ａ、および図５Ａに示すように、先細螺旋コイル１１２の漸進的な狭まりに起因して螺旋状に各回転を完了するにつれて、軸線１２０に直交する平面内の中央流体流れ領域においてますます小さい内径を有することができるという点で「後ろ向き」であってもよい。軸線１２０に直交する平面内の中央流体流領域の有効直径は、リブ１１８の各回転と共に対応して減少し得る。
[176]リブ１１８は、様々な設計パラメータに従って様々な寸法および順列を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、図５Ｂに示すように、先細螺旋コイル１１２は、リブ１１８の内縁に対してのみ先細になってもよく、先細螺旋コイル１１２の外面は、実質的に円筒形であってもよく、またはいくつかの実施形態では、分岐形状を有してもよい。リブ１１８の隣接する回転部の間の空間は、濾過された流体がフィルタ媒体１４２を介して先細螺旋コイル１１２の側面を通って出ることを可能にすることができる。一方、リブ１１８によって生成された渦流１３６は、濾過された粒子の第２の開口部１２４への移動を促進する。図５Ｂの例では、リブ幅１２７は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって大きくなっている。図５Ｂの例では、螺旋外径は一定のままであり得るが、螺旋内径は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って徐々に減少する。
[177]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２を、特定の条件、例えば、流量、粒子濃度、流体粘度、または流体もしくは粒子の他の特性に対応する特定の値または変動する値のレーカ減少比β／αを有するように構成することが有利であり得る。いくつかの実施形態では、流体は先細螺旋コイル１１２の側面を介して（例えば、リブ１１８の回転部の間の空間を通って）自由に出ることができるため、矢印１２６の方向の流量は、第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って変化し得る。特に、流体の体積当たりの濾過された粒子の濃度が第１の開口部１２２と比較して第２の開口部１２４に向かって増加し得るので、先細螺旋コイル１１２の異なる領域で異なる値のレーカ減少比β／αを使用して流量を維持または促進することが有利であり得る。いくつかの実施形態では、レーカ減速比β／αは、軸線１２０に沿って第１の比から第２の比の範囲であり得る。第１の比率および第２の比率の値は、第１の開口部１２２と第２の開口部１２４との間の比率の増加および減少の両方において、上述のレーカ減少率β／αの様々な組み合わせであってもよいが、１．０から６．０の間、２．０から５．０の間、２．５から４．５の間、および３．０から４．０の間の範囲の比率が、いくつかの用途では好ましい場合がある。
[178]図５Ｃ～図５Ｄに示すように、先細螺旋コイル１１２は、可変リブ幅１２７を有することができる。リブ幅１２７は、図５Ｃ～図５Ｄに破線で示すように、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って増減してもよい。図５Ｃは、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って増加するリブ幅１２７の例を示す。これにより、先細螺旋コイル１１２の外側の断面テーパが小さくなり、先細螺旋コイル１１２の内側の断面テーパが大きくなる可能性がある。したがって、スロット高さβは一定のままであり得るが、リブの重なりαは軸線１２０に沿って増加することができ、その結果、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４への減少するレーカ減少比β／αが変化する。
[179]図５Ｄは、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って減少するリブ幅１２７の例を示す。これにより、先細螺旋コイル１１２の外側のテーパが大きくなり、先細螺旋コイル１１２の内側のテーパが小さくなる。スロット高さβは一定のままであり得るが、リブ重なりαは軸線１２０に沿って減少し得る。したがって、レーカ減速比β／αの変化する値が生じ得る。リブ幅１２７は、リブ重なりαが第１の開口部１２２における第１の値から第２の開口部１２４における第２の値までの範囲になるように構成されてもよい。また、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４へのβ／γ比の減少に伴って、レーカ減速比β／αは一定のままであってもよい。
[180]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２は、それぞれ図５Ｅ～図５Ｆに示すように、螺旋ピッチを徐々に増加または減少させることができる。すなわち、リブ１１８の螺旋ピッチは可変であってもよい。いくつかの実施形態では、螺旋ピッチを変化させると、フィルタ媒体１４２を含む先細螺旋コイル１１２の側面の輪郭が湾曲する可能性がある。
[181]図５Ｅ～図５Ｆに示すように、先細螺旋コイル１１２は、変化する螺旋ピッチ１３４を有することができる。螺旋ピッチ１３４は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って増減してもよい。図５Ｅは、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って増加する螺旋ピッチ１３４の一例を示す。図５Ｆは、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４に向かって軸線１２０に沿って減少する螺旋ピッチ１３４の一例を示す。螺旋ピッチ１３４を変えることにより、所望のパラメータに従って先細螺旋コイル１１２を構成するための別の程度の設計柔軟性を提示することができる。さらに、先細螺旋コイル１１２のパラメータは、例えば、図５Ｃ～図５Ｄのような可変リブ幅１２７と、図５Ｅ～図５Ｆのような可変螺旋ピッチ１３４とを組み合わせる方法の組み合わせを使用して変化させることができる。これらの変形例のいずれかまたは両方は、リブ１１８の様々な断面プロファイル、複数のリブ１１８の使用、または本明細書に記載の他の変形例などの他の変形例と組み合わせることができる。
[182]図６は、本開示の実施形態と一致する、リブ１１８の溝１５２に設けられたガスケットロッド１６０の一例を示す。リブ１１８には、先細螺旋コイル１１２をフィルタ媒体１４２に対して封止するガスケットロッド１６０を収容するように構成された溝１５２が設けられてもよい。例えば、図１に示すように、先細螺旋コイルをフィルタ媒体１４２に当接させ、溝１５２に設けられたガスケットロッド１６０（断面のみ示す）で封止することができる。図１の説明を容易にするために、ガスケットロッド１６０は、フィルタ媒体１４２に隣接する断面のみで示されているが、ガスケットロッド１６０およびフィルタ媒体１４２は、本明細書に記載のように先細螺旋コイル１１２を取り囲むことが理解される。いくつかの実施形態では、ガスケットロッド１６０を使用して、フィルタ媒体１４２ではなく、後述する支持部材１４０に対して封止することができる。リブ１１８の外面は、ガスケットロッド１６０を着座させることができる凹部を含んでもよい。いくつかの構成では、先細螺旋コイル１１２がハウジング１１４内に入れ子にされたときに、ガスケットロッド１６０がハウジング１１４に対してしっかりと嵌合することを確実にすることができる。ガスケットロッド１６０は、弾性材料または封止材料から形成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ガスケットロッド１６０は、ゴムまたはシリコーン系材料で形成されてもよい。ガスケットロッド１６０は、単一またはマルチピース構成要素であってもよい。
[183]図１７は、リブ１１８を有する先細螺旋コイル１１２のさらなる実施形態を示す。図１７に示す実施形態のリブ１１８は、メッシュ１４２（図１７には示さず）に隣接することができる隆起部１５６を含む。隆起部１５６は、リブ１１８の入口に面する側と出口に面する側の両方に示されているが、いくつかの実施形態では、ただ１つの隆起部１５６が存在してもよいと考えられる。隆起部１５６は、粒子流路１３８に沿った渦流１３６の維持を容易にし、粒子が蓄積する可能性がある鋭い角を減少させることによって粒子の蓄積をさらに防止し、それによってフィルタ装置の自己浄化動作を促進することができる。
[184]図１７の実施形態にも示すように、いくつかの実施形態では、リブ１１８は、図５Ａよりも大きな螺旋コイル１１２の半径部分を形成する。例えば、いくつかの実施形態では、図１７の第１の開口部１２２において、リブ１１８は、先細螺旋コイルの直径の約５０％であり得る（例えば、内側半径は外側半径の約半分である）幅を有するが、図５Ａなどの他の実施形態では、リブ１１８は、第１の開口部１２２における先細螺旋コイルの半径の約３０％であり得る（例えば、内側半径は外側半径の約２／３である）。同様に、図１７に示す実施形態では、第２の開口部１２４におけるリブ幅は、先細螺旋コイル１１２の半径の９５％超を含む（リブ幅は、第２の開口部１２４における先細螺旋コイル１１２の外半径の９５％超である）が、図５Ａに示す実施形態では、第２の開口部１２４におけるリブ幅は、先細螺旋コイル１１２の半径の約５５％を含むことができる（リブ幅は、第２の開口部１２４における先細螺旋コイル１１２の外半径の約５５％である）。いくつかの実施形態では、リブ１１８の幅が先細螺旋コイル半径のより大きな割合を含む場合、濾液流体がメッシュ１４２（図示せず）を通過する間に渦流形成を促進し、粒子経路１３８に沿った濾過された粒子の移動を促進し、それによって濾過効率を高め、濾過された粒子の蓄積を低減し、フィルタ動作を改善する。他の実施形態では、第１の開口部１２２におけるリブ１１８の幅は、先細螺旋コイル１１２の半径の約３３％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２の開口部１２４におけるリブ１１８の幅は、先細螺旋コイル１１２の約６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、または実質的に半径全体を含んでもよい。図１０Ａ～図１０ Ｃ、図１６Ｂ～図１６ Ｃ、および図１７の実施形態に示すように、リブ１１８が第２の開口部１２４で半径の大部分を含む場合でも、濾過された粒子および粒子経路１３８は、リブ１１８に隣接する空間内の先細螺旋コイル１１２から出ることができることが認識されよう。
[185]図７は、本開示のいくつかの実施形態と一致する、ハウジング１１４の例示的な実施形態を示す。ハウジング１１４は、動作中に先細螺旋コイル１１２を囲むことができ、廃棄のために収集される前に粒子がフィルタから出るのを防ぐことができる。ハウジング１１４は、図２に示すようなドロップインエンクロージャ、または図８に示すようなヒンジ型エンクロージャを含んでもよい。フィルタ媒体１４２は、ハウジング１１４に一体化され、使用中に、ハウジング内に粒子を収容しながら、フィルタリングされた流体がフィルタから横方向に出ることを可能にすることによって濾過機能を提供することができる。先細螺旋コイル１１２を通過する流体の先細螺旋経路は、フィルタ媒体１４２上の粒子の蓄積を防止する傾向があり得る。図７に示すように、ハウジング１１４は、１つまたは複数の支持部材１４０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、リブ１１８の形状と同様の形状を有するように形成されてもよい。支持部材１４０は、いくつかの実施形態では、複数の支持リブを含んでもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、リブ１１８に対するフィルタ媒体１４２の封止を促進するためにリブ１１８と位置合わせすることができる。支持部材１４０は、フィルタ媒体１４２またはリブ１１８を支持することができる。
[186]フィルタ媒体１４２は、濾過媒体とも呼ばれ得る。フィルタ媒体１４２は、多孔質膜、メッシュ、ふるい、ストレーナ、繊維層などの物理的フィルタ、または木炭、活性炭、触媒炭素、イオン交換媒体、速度論的劣化フラックス、混合媒体、濾過される粒子と反応するように構成された要素などの化学的フィルタ、または物理的媒体と化学的媒体との組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ媒体１４２はメッシュスクリーンを含んでもよい。メッシュスクリーンは、ステンレス鋼、ナイロン、または他の繊維状または延性材料から形成されてもよい。フィルタ媒体１４２は、濾過される流体中に懸濁した固体がフィルタ媒体１４２を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含んでもよい。先細螺旋コイル１１２を取り囲むフィルタ媒体１４２は、先細螺旋コイル１１２を円周方向に取り囲むことができる。フィルタ媒体１４２は、粒子が軸線１２０に直交する方向に沿って先細螺旋コイルから出るのを防止するように、先細螺旋コイル１１２の側面を覆うことができ、粒子は、第１の開口部１２２から第２の開口部１２４まで軸線１２０に沿って移動することを強いられ得る。
[187]いくつかの実施形態では、ハウジング１１４は、フィルタ媒体１４２と一体化することができる。例えば、フィルタ媒体１４２は、支持部材１４０に埋め込まれてもよく、一体化されてもよく、接着されてもよく、溶接されてもよく（塑性溶接など）、または成形されてもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ媒体１４２およびハウジング１１４は分離可能であってもよい。ハウジング１１４は、単一またはマルチピース構成要素であってもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ媒体１４２は、ハウジング１１４の交換可能な構成要素であってもよい。
[188]図２および図７に示すように、ハウジング１１４は、先細螺旋コイル１１２上に配置されるのを容易にするために、１つまたは複数の接続部分に形成されてもよい。ハウジング１１４は、いくつかの実施形態では、ヒンジ接続部１４６によって互いに接合された２つの半体を含んでもよい。ハウジング１１４はまた、締結部材１４４を含んでもよい。２つの半体は、実質的に同じであってもよく、例えば同様のサイズおよび形状を有し、ヒンジ接続部１４６および締結部材１４４は、ハウジング１１４のほぼ両側に配置される。支持部材１４０は、先細螺旋コイル１１２のリブ１１８に対応して、ハウジング１１４の周りに実質的に連続した螺旋を形成するように形成されてもよい。ヒンジ接続部１４６は、ピアノ型ヒンジ、リビングヒンジ、複数のヒンジ、または部品を互いに回転可能に接続するための任意の他の機械的構成を含んでもよい。締結部材１４４は、例えば、スナップファスナ、クリップ、フック、スライドオンバー、または部品を互いに固定するための任意の他の機械的構成などの任意の嵌合締結要素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ヒンジ接続部１４６は、第２の締結部材１４４に置き換えられてもよい。いくつかの実施形態では、ハウジング１１４は、先細螺旋コイル１１２との「ドロップイン」または「スライドイン」接続を容易にするために、締結部材１４４またはヒンジ接続部１４６のない一体部品であってもよい。
[189]ハウジング１１４は、動作中に先細螺旋コイル１１２を定位置に保持するための要素を含んでもよい。例えば、図５Ａに示すように、第１の開口部１２２を形成する部材に突出部１５０を設けてもよい。突出部１５０は、環状リップまたはピンなどの外部突出部材を含んでもよい。突出部１５０は、ハウジング１１４の合わせ面に当接することができ、スナップ式またはねじ込み式の固定具を容易にすることができ、あるいはＬ字形またはＵ字形のスロットなどで押し込まれて回転させて、先細螺旋コイルをハウジング１１４に取り付けることができる。突出部１５０のハウジング１１４への接続は、支持部材１４０とリブ１１８との位置合わせを容易にするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、確実な封止を提供するために、突出部１５０とハウジング１１４の合わせ面との間にガスケットを設けることができる。突出部１５０とハウジング１１４との間の封止は、流体密であってもよい。
[190]図５Ａに示すように、リブ１１８は溝１５２を含んでもよい。溝１５２は、リブ１１８の外面に凹部として形成されてもよい。溝１５２は、支持部材１４０の対応する表面１５４と嵌合するように構成されてもよい。表面１５４は、平坦な表面を含んでもよく、またはハウジング１１４の内部に向かって突出する凸面を含んでもよい。いくつかの実施形態では、表面１５４は、ハウジング１１４の内部から後退する凹面を含んでもよい。ガスケットロッド１６０は、図６に示すように、リブ１１８の溝１５２内に載置することができ、ガスケットロッド１６０は、支持部材１４０の表面１５４と嵌合することができる。ハウジング１１４が先細螺旋コイル１１２の周りに閉じられると、支持部材１４０はリブ１１８と係合して、先細螺旋コイル１１２をハウジング１１４の内側の位置に固定することができる。
[191]ハウジング１１４の支持部材１４０は、リブ１１８の螺旋形状に追従してもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、リブ１１８と相補的な形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、リブ１１８は、その内側のみが先細になっていてもよく、したがって、支持部材１４０の相補的な形状は、先細になっていなくてもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、リングまたは多角柱の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、ハウジング１１４の周りに円筒形リングを形成してもよく、またはハウジング１１４の第１の開口部と第２の開口部との間の垂直リブで形成されてもよい。このような構成は、例えば、粒子流路１３８がフィルタ媒体１４２内で連続的または実質的に連続的なままであるため、先細螺旋コイル１１２の濾過能力を妨げることなくハウジング１１４のより容易な製造を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、実質的に連続した粒子流路１３８は、構造支持体などの障壁または障害物を有し得るが、渦流１３６の形成または粒子流路１３８に沿った粒子の流れを阻害しない粒子経路を含む。いくつかの実施形態では、実質的に連続した粒子流路１３８は、先細螺旋コイル１１２のリブ１１８に実質的に沿って設けられてもよいが、第１の開口部１２２から始まっていなくてもよい。いくつかの実施形態では、ハウジング１１４は、別個の構成要素ではなく、一体構造として先細螺旋コイル１１２に一体化されてもよい。
[192]図７に示すように、ハウジング１１４は、流れ接続部材１４８を含んでもよい。流れ接続部材１４８は、ねじ接続などの締結機構を含んでもよい。流れ接続部材１４８は、雌ねじまたは雄ねじを含むことができ、先細螺旋コイル１１２の第１の開口部１２２に流体を供給する構成要素の相補的要素と嵌合するようなサイズおよび形状とすることができる。流れ接続部材１４８は、ハウジング１１４の最も広い部分またはその近くに設けられてもよい。また、粒子収集接続部材１５８は、流れ接続部材１４８とは反対側のハウジング１１４の端部に設けられてもよい。粒子収集接続部材１５８は、ハウジング１１４の最も狭い部分またはその近くに設けられた雄ねじ１５９などの締結機構を含んでもよい。締結機構はまた、圧入、スナップ、ボルト締め、ホースクランプ、クイックコネクト接続などを含んでもよい。粒子収集接続部材１５８は、残留物収集ユニット１７０などの収集ユニット上の相補的要素と嵌合するようなサイズおよび形状にすることができる。他の実施形態では、粒子収集接続部材１５８は、ホースまたはパイプなどの排出流と噛み合うように構成されてもよい。
[193]図８は、ハウジング１１４の１／２がヒンジ接続部１４６の周りに開いている濾過装置１００の一例の断面の一部を示す。いくつかの実施形態では、フィルタ媒体１４２は、ハウジング１１４と先細螺旋コイル１１２との間に設けられてもよい。先細螺旋コイル１１２は、支持部材１４０の表面１５４がリブ１１８と係合するようにハウジング１１４内に入れ子にされてもよい。いくつかの実施形態では、表面１５４は、直接またはガスケットロッド１６０もしくはフィルタ媒体１４２を介してリブ１１８に接触する突出面を含んでもよい。いくつかの実施形態では、表面１５４は、リブ１１８のガスケットロッド１６０と嵌合することができる平坦または凹面を含んでもよい。先細螺旋コイル１１２およびハウジング１１４は、先細螺旋コイル１１２が互いに結合されたときにハウジング１１４と接触関係にあるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０はリブ１１８と位置合わせされてもよい。いくつかの実施形態では、支持部材１４０は、リブ１１８からオフセットされてもよく、またはリブ１１８とは異なるプロファイルを有してもよい。
[194]本明細書に記載の例示的な濾過システムは、液体から粒子を濾過するための例示的な方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、先細螺旋コイルを含む濾過装置の第１の開口部で濾過される液体を提供することと、流体が流れる、減少する内部断面を有するリブを介して、先細螺旋コイル内に渦流を生成することと、渦流に懸濁した粒子を濾過装置の第２の開口部に向けて導くためのリブに沿った流路を設けることと、流路に隣接するフィルタ媒体を通して濾過された流体を濾過することと、を含む。濾過は、リブに沿った渦流および粒子流路によって引き起こされるフィルタ媒体を横切るクロスフロー濾過によって行われ得る。流路は、リブの隣接する回転部の間にあってもよい。いくつかの実施形態では、流路は、第１の開口部と第２の開口部との間で実質的に連続している。いくつかの実施形態では、第１の開口部は第２の開口部よりも広い。いくつかの実施形態では、流路は、第２の開口部に向かう流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成される。
[195]本開示に記載のフィルタシステムは、第１の先細螺旋コイルの第２の開口部１２４が第２の先細螺旋コイルの第１の開口部１２２内に排出され得るように直列に設けられてもよいことも考えられる。このようにして、段階的濾過システムを構成することが可能であり得る。これに加えて、またはこれに代えて、第１の先細螺旋コイルからの濾液流体流１０２が第２の螺旋コイルの第１の開口部１２２に供給される段階的濾過システムが設けられてもよい。そのような段階分けは、漸進的に微細な粒径の濾過を可能にし、全体的な濾過効率を改善することができる。例えば、大きな粒子を濾過して第１の先細螺旋コイルに集めることができる一方で、より細かい粒子を濾過して第２の先細螺旋コイルに集めることができる。段階的濾過が実施される場合、先細螺旋コイルは、各段階での適切な濾過を容易にするために異なる幾何学的形状を有することができる。
[196]図９Ａは、流体を濾過するための例示的なシステム２００の分解斜視図を示す。図９Ｂは、システム２００の分解立面図を示す。この例では洗濯機での使用に関して説明したが、システム２００は、血液濾過、水栓またはディスペンサ濾過、廃水処理などの質量収集、および懸濁固体が流体から濾過される他の用途などの他の用途で使用することができる。図９Ａに示すように、システム２００は、第１の端部で入口マニホールド２１０に接合された濾過装置１００を含む。入口マニホールド２１０は、入口開口部２１４を含み、圧力逃がし弁２２４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、入口開口部２１４は、洗濯機の構成要素（例えば、洗濯機排出ホース）へのカムロッククイックリリース取り付け機構などの外部接続部を含んでもよい。圧力が高すぎる場合、圧力逃がし弁２２４は、流体がフィルタをバイパスすることを可能にすることができる。入口マニホールド２１０は、洗濯機からの排水などの流体を、図１０Ａに示す経路２０１などを介して濾過装置１００内に導く。
[197]システム２００は、マニホールドカバー２１６に接合することができる封入部材２１２を含んでもよい。マニホールドカバー２１６は、ドレインラインへのカムロッククイックリリース取り付け機構を含むことができる出口開口部２１８を含む。封入部材２１２には、封入部材２１２をマニホールドカバー２１６と結合するために雄ねじなどの締結機構２２０が設けられてもよい。接合されると、入口開口部２１４は、マニホールドカバー２１６の開口部２２２を通って延在してもよく、封入部材２１２およびマニホールドカバー２１６は、濾過装置１００が封入される流体密封エンクロージャを形成してもよい。いくつかの実施形態では、封入部材２１２は、粒子収集部材として機能することができる。他の実施形態では、封入部材２１２は、収集ユニット１７０などの収集ユニットを封入することができ、それによって封入部材２１２は、封入部材２１２内または収集ユニット１７０内のいずれかで収集された粒子へのアクセスを容易にするために除去され得る。
[198]図１０Ａは、濾過装置１００を囲むように組み立てられたシステム２００の例示的な実施形態の断面図を示す。図１０Ｂは、残留物収集ユニット１７０を含む濾過装置１００を有するシステム２００の例示的な実施形態の断面図を示す。図１０Ｃは、封入部材２１２がフィルタ媒体２１３を含むシステム２００の例示的な実施形態の断面図を示す。フィルタ媒体２１３は、第２の開口部１２４を出る固体が出口開口部２１８に到達するのをさらに防止することができる。浄化を容易にするために、封入部材２１２は、オペレータが封入部材２１２から濾過された固体を処分することができるように、スクリーン２１３またはその下の点に分離可能な構成要素を含んでもよい。
[199]いくつかの実施形態では、封入部材２１２は、メッシュ２１３が含まれる場合、好ましくはメッシュ２１３またはその下に、除去可能なカップ状部材を含むことができ、濾過中に除去された粒子を収集して廃棄することができる。いくつかの実施形態では、封入部材２１２は、嵌合ねじ、スナップ接続、カムロック嵌合、圧入、締まり嵌め、圧入およびねじり嵌合、または任意の他の締結機構によってマニホールドカバー２１６に接合されてもよい。
[200]図１０Ａを参照すると、システム２００の例示的な動作モードは、システム２００を通して流体を流すことを含んでもよい。動作中、洗濯機からの出口水などの流体源からの流体は、入口開口部２１４に入ることができる。流体は、その中に懸濁されたマイクロプラスチック粒子などの流体から濾過される粒子を含むことができ、流体は、入口開口部２１４に接続されたホースまたはパイプ内で導くことができる。流体は経路２０１に沿って濾過装置１００の内部に流れ、水などの流体はシステム２００を通って自由に流れることができるが、マイクロプラスチック粒子などの濾過される粒子は、先細螺旋コイル１１２またはフィルタ媒体１４２などの障害物に衝突するまで懸濁したままであり得る。先細螺旋コイル１１２によって生成された渦流１３６は、粒子を移動流体によって経路１３８に沿って先細螺旋コイル１１２の第２の開口部１２４に掃引させ、濾過装置１００の経路２０３から排出させることができる。粒子は、沈降などによって封入部材２１２に捕捉されてもよい。一方、清浄な濾液流体は、経路１０２によって濾過装置１００を出て、経路２０５に沿って出口開口部２１８に流れる。出口開口部２１８は、粒子を含まない流体を下水道などの排出流に導くホースまたはパイプに接合することができる。
[201]図１０Ｂは、濾過された粒子が収集ユニット１７０に捕捉されることを除いて、図１０Ａと同様であり、これは、図１０Ａのように粒子の沈降に頼るよりも濾過された粒子をより良好に収集すると考えられる。
[202]図１０Ｃは、濾過された粒子がフィルタ媒体２１３によって封入部材２１２の底部に含まれることを除いて、図１０Ａと同様であり、これは、図１０Ａのように粒子の沈降に依存するよりも濾過された粒子をより良好に収集すると考えられる。
[203]図１０Ａ～図１０Ｃに示すシステムは、第１の開口部１２２がシステム２００の「上部」にあり、第２の開口部１２４がシステム２００の「下部」にある軸線１２０に対して垂直方向の濾過装置１００を示しているが、本明細書に記載の方法およびシステムは、任意の向きで使用することができる。例えば、濾過装置１００が、軸線１２０が水平方向、上方もしくは下方の対角方向、または第２の開口部１２４がシステム２００の「上部」に設けられ、第１の開口部１２２がシステム２００の「下部」に設けられる垂直方向に設けられ得るように設けられる場合。同様に、図１０Ａ～図１０Ｃでは出口開口部２１８が第２の開口部１２４よりも第１の開口部１２２の近くに示されているが、いくつかの実施形態では、出口開口部２１８は第２の開口部１２４にまたはその近くに設けられてもよく、これは、例えば濾過装置１００が収集ユニット１７０を含む場合に有利であり得る。同様に、入口開口部２１４および出口開口部は、濾過装置１００の軸線１２０に通じる９０度の角度で示されているが、入口開口部２１４は、特定の用途および使用によって決定され得る軸線１２０に対して任意の角度で設けられてもよいと考えられる。
[204]図１６Ａ～図１６Ｃは、それぞれ入口開口部２１４が第１の開口部１２２の近くにあり、出口開口部が第２の開口部１２４の近くにあるシステム６００の別の実施形態を示す。このような配向は、状況によっては、濾液が図１０Ａ～図１０Ｃのようにマニホールドカバー２１６を再び通過する必要がないため、有利であり得る（フィルタ媒体１４２は、図１６Ｂ～図１６Ｃでは省略されている）。入口開口部２１４および出口開口部２１８は濾過装置１００に対して直角に示されているが、入口開口部２１４および出口開口部は、濾過装置１００の入口流れ方向１２６と一直線に、または入口流れ方向１２６に対して４５度、３０度、または６０度などの任意の他の角度であってもよいと考えられる。
[205]図２１Ａ～図２１Ｄは、本開示のいくつかの実施形態と一致する、濾過装置１００と同様の濾過装置などの濾過装置を含む別の例示的な濾過システムの例示的な等角図および断面図を示す。図２１Ａ～図２１Ｄは、入口開口部２１４が先細螺旋コイル１１２のより広い端部で濾過装置の第１の開口部１２２の近くにあるシステム２１００を示す。先細螺旋コイル１１２の狭い端部にある濾過装置の第２の開口部１２４は、残留物収集ユニット１７０と同様であり得る収集ユニット２１０２に開口部している。収集ユニット２１０２は、図２１Ａ～図２１Ｄの実施形態では円筒形の収集ユニットとして示されている。収集ユニット２１０２は、他の実施形態では、他の形状を有してもよい。上述したように、先細螺旋コイル１１２および収集ユニット２１０２は、例えばメッシュフィルタ媒体などのフィルタ媒体１４２および１７２（簡略化のために図示せず）によってそれぞれ囲まれてもよい。先細螺旋コイル１１２および収集ユニット２１０２を含む濾過装置は、ハウジング２１０４に囲まれて示されている。ハウジング２１０４は、入口開口部２１４および出口開口部２１８を含む。いくつかの実施形態では、ハウジング２１０４は、ハウジング２１０４を通して、先細螺旋コイル１１２または収集ユニット２１０２などの濾過装置の少なくとも一部の視認を可能にする窓２１０６を含んでもよい。先細螺旋コイル１１２は、例えばねじ部２１０７などによってハウジング２１０４に結合されてもよく、これは、浄化または他のメンテナンスなどのために、先細螺旋コイル１１２の挿入、取り外し、または交換を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２をハウジング２１０４に結合するために、他の結合機構、例えば、環状リップ、ピン、スナップインもしくはツイストイン固定具、またはＬ字形もしくはＵ字形スロットなどの圧入もしくは投入スロットを使用することができる。
[206]ハウジング２１０４は、封止部分２１０８と、封止部分２１０８に動作可能に接続された閉鎖機構２１１０とを含む。閉鎖機構２１１０は、封止部分２１０８を開閉するように構成されている。封止部分２１０８の形態は、ハウジング２１０４の内部に水密封止を提供するように構成されてもよく、先細螺旋コイル１１２もしくは収集ユニット２１０２の浄化、修理、交換もしくはメンテナンスのため、またはハウジング２１０４の内部を浄化するためなどに、先細螺旋コイル１１２および収集ユニット２１０２へのアクセスを容易にすることができる。図２１Ａでは、封止部分２１０８および閉鎖機構２１１０は、完全に閉じた位置に示されており、ハウジング２１０４の開口部２１１２に水密封止を形成する（図２１Ｂおよび図２１Ｃに示す）。図２１Ｂおよび図２１Ｃでは、収集ユニット２１０２または先細螺旋コイル１１２にアクセスするなどのために、ハウジング２１０４の内部へのアクセスを容易にするために、封止部分２１０８および閉鎖機構２１１０が開位置で示されている。図２１Ｄは、閉鎖機構２１１０が完全には閉じられていないが、閉位置にある封止部分２１０８および閉鎖機構２１１０を示す。図２１Ａ～図２１Ｄでは、例示的な閉鎖機構２１１０は、封止部分２１０８の外側の周りのプルダウンハンドルとして示されている。閉鎖機構２１１０は、いくつかの実施形態では、ハウジング２１０４の側面にハンドルまたはレバーを含み、ラッチ、スナップ閉鎖、または他の閉鎖タイプとして封止部分２１０８に一体化されてもよい。いくつかの実施形態では、閉鎖機構は、ねじ付き閉鎖部、環状リップ、ピン、スナップインもしくはねじり込み固定具、またはＬ字形もしくはＵ字形スロットなどの圧入もしくは回転スロットを含んでもよい。
[207]封止機構２１１６は、いくつかの実施形態では、封止部分２１０８が閉じているが、閉鎖機構２１１０がまだ完全に閉じていない図２１Ｄと比較して、図２１Ａに示すように、閉鎖機構２１１０が完全に閉じているときに封止部分２１０８にさらなる圧力を提供することができる。閉鎖機構２１１０、封止部分２１０８、または封止機構２１１６のうちの１つまたは複数はまた、動作中に封止部分２１０８が偶発的に開くのを防止するためのロック機構（図示せず）を含んでもよい。
[208]いくつかの実施形態では、封止部分２１０８は、図２１Ａおよび図２１Ｄに示すように、封止部分２１０８が閉位置にあるときに収集ユニット２１０２の円筒面上に形成される下面２１１４を含む。そのような実施形態では、濾過された液体は、収集ユニット２１０２の外周のフィルタ媒体（図示せず）を通って収集ユニット２１０２を出る。他の実施形態では、封止部分２１０８の下面２１１４は、収集ユニット２１０２と下面２１１４との間に分離が存在するように、収集ユニット２１０２の円筒面を形成しなくてもよい。そのような実施形態では、収集ユニット２１０２の下面２１１４に最も近い面は、フィルタ媒体を含んでもよく、または固体表面を含んでもよい。
[209]動作中、濾過されるべき流体の入口流体流１２６は、入口２１４でシステム２１００に入る。流体は、先細螺旋コイル１１２および収集ユニット２１０２によって上述のように濾過される。先細螺旋コイル１１２のフィルタ媒体１４２（図示せず）または収集ユニット２１０２のフィルタ媒体１７２（図示せず）を通過する濾過された液体１０２は、出口２１８でハウジング２１０４から出る。先細螺旋コイル１１２の動作は、濾過された粒子の収集ユニット２１０２への流れを容易にするので、濾過された粒子は一般に収集ユニット２１０２に収集される。
[210]図２１Ｄは閉位置にある閉鎖機構２１１０を示しているが、一般に動作中、閉鎖機構２１１０は完全に閉じられることが理解される。
[211]いくつかの実施形態では、例示的なシステム２１００が洗濯機排出ラインなどの濾過される液体の供給源に接続されている場合、封止部分２１０８は、先細螺旋コイル１１２の狭い端部の上方に垂直に配向されてもよい。この構成は、従来技術では知られていない特定の利点を提供することができる。例えば、収集ユニット２１０２または先細螺旋コイル１１２へのアクセスを容易にするために封止部分２１０８が開位置にあるとき、開口部２１１２が任意の残りの液体より上にあるため、システム２１００内の任意の残りの流体は漏れない。したがって、そのような構成は、液体がシステム２１００内に存在する場合でもメンテナンスおよび浄化を提供する。封止部分２１０８および開口部２１１２によって提供されるアクセスの容易さはまた、濾過装置が装置から濾過された粒子を浄化するために容易にアクセスされ、その後の動作において濾過を提供するために閉じられ得るので、先細螺旋コイル１１２および収集ユニット２１０２が、洗濯機の排出からマイクロプラスチックを濾過するためなどの再使用可能な濾過装置として動作することを可能にする。
[212]収集ユニット２１０２の浄化、交換、またはメンテナンスを容易にするために、収集ユニット２１０２は、いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２に取り外し可能に接続されてもよい。封止部分２１０８が開位置にあるとき、ユーザは、収集ユニット２１０２を先細螺旋コイル１１２から分離することができる。封止部分２１０８の下面２１１４が収集ユニット２１０２の面を形成するようないくつかの実施形態では、封止部分２１０８を開くことにより、除去することなく収集ユニット２１０２の浄化および保守に直接アクセスすることができる。したがって、いくつかの実施形態では、収集ユニット２１０２は、先細螺旋コイル１１２に一体的に接続されてもよく、またはそれによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、先細螺旋コイル１１２の浄化、交換、またはメンテナンスを容易にするために、先細螺旋コイル１１２は、ハウジング２１０４に取り外し可能に接続されてもよく、封止部分２１０８が開位置にあるときに分離または取り外されてもよい。窓２１０６は、先細螺旋コイル１１２を浄化すべきかどうかをユーザが決定することを可能にすることによって再利用をさらに容易にすることができる。動作中、収集ユニット２１０２は、先細螺旋コイル１１２よりも頻繁に浄化され得るが、これは、上述したように、先細螺旋コイル１１２の構成が、先細螺旋コイル１１２のフィルタメッシュが比較的清浄なままであり、経時的に収集ユニット２１０２よりもフィルタ処理された粒子の蓄積が遅いように、収集ユニット２１０２（例えば、粒子収集ユニット１７０）に向かうフィルタ処理された粒子の流れおよび収集ユニットへのフィルタ処理された粒子の流れを促進するためである。
[213]本明細書に記載のフィルタ装置、システム、および方法は、高い流量または高い流速を有する流体から粒子を濾過するのに特に有用である。例えば、高い流速は、約５０ｃｍ／秒を超える第１の開口部１２２での流速であってもよい。従来技術のフィルタは、背圧、逆流につながる乱流、またはフィルタの損傷もしくは故障につながる可能性のある目詰まりを発生させるため、そのような高い流速および流量で粒子、特に小さな粒子または微小固体を効率的に濾過することができない。本明細書に記載のフィルタ装置、システム、および方法は、粒子経路１３８に沿った渦流１３６の形成を促進し、濾過された粒子が第２の開口部１２４を介して出ることを可能にしながらフィルタ媒体１４２を横切る交差濾過を促進することによって、これらの欠点を克服する。記載されたフィルタ装置は、洗濯機の排出などにおいて、６００ｃｍ３／秒または９５０ｃｍ３／秒を超える流量および９０ｃｍ／秒または１４０ｃｍ／秒を超える流速を有することができる高い流速および高い流量でこれを実行することができる。フィルタ装置、システム、および方法は、粒子蓄積が低減された効率的な濾過動作を提供し、それによって、５０ｃｍ／秒超、６０ｃｍ／秒超、７０ｃｍ／秒超、８０ｃｍ／秒超、９０ｃｍ／秒超、１００ｃｍ／秒超、１１０ｃｍ／秒超、１２０ｃｍ／秒超、１３０ｃｍ／秒超、１４０ｃｍ／秒超、１５０ｃｍ／秒超、１６０ｃｍ／秒超、１７０ｃｍ／秒超、または１８０ｃｍ／秒超などの高い流速での持続的または連続的な使用を可能にし、それによって他のフィルタの欠点なしに高流量用途での使用を可能にする。同様に、フィルタ、システム、および方法は、２００ｃｍ３／秒超、２５０ｃｍ３／秒超、３００ｃｍ３／秒超、３５０ｃｍ３／秒超、４００ｃｍ３／秒超、４５０ｃｍ３／秒超、５００ｃｍ３／秒超、５５０ｃｍ３／秒超、６００ｃｍ３／秒超、６５０ｃｍ３／秒超、または７００ｃｍ３／秒超、７５０ｃｍ３／秒超、８００ｃｍ３／秒超、８５０ｃｍ３／秒超、９００ｃｍ３／秒超、９５０ｃｍ３／秒超、１０００ｃｍ３／秒超、１０５０ｃｍ３／秒超、１１００ｃｍ３／秒超、１１５０ｃｍ３／秒超、または１２００ｃｍ３／秒超などの流量が高いときに粒子蓄積が低減された効率的な濾過動作を提供することができ、それにより、他のフィルタの欠点なしに高流量用途での使用が可能になる。これらの高流量および高流速は、洗濯機の排水などの高流量の排水に関連する。したがって、本明細書に記載のフィルタ装置、システム、および方法は、当技術分野における満たされていないニーズを満たす。
[214]図１１は、本開示の実施形態と一致する、方法３００の例示的なフローチャートを示す。いくつかの実施形態では、方法３００は、洗濯機３１０と共にシステム２００を使用することを含んでもよい。図１１に示すように、懸濁粒子を含む水は、ステップ３１２で洗濯機３１０から出て、ステップ３１４でシステム２００に入る。濾過された水は、矢印３１６によって示されるシステム２００から出て、ステップ３１８において清浄水の排出に進む。マイクロプラスチック粒子などの粒子は、水から濾過され、ステップ３２２で収集されたマイクロプラスチックとして矢印３２０で示すシステム２００から除去される。ステップ３２４において、粒子は輸送され、ステップ３２６において廃棄され得る。
[215]図１２は、システム２００およびシステム２００が洗濯機の外部にある洗濯機を使用する方法３００の動作構成の一実施形態の例示的な図を示す。
[216]図１３は、本開示の実施形態と一致する、方法４００の例示的なフローチャートを示す。方法４００は、システム２００が洗濯機の内部に配置されることを除いて、方法３００と同様であり得る。図１３のフローは、図１４に示すように、システム２００が洗濯機ハウジングの内部に配置されていることを除いて、図１１のフローと同様であり得る。
[217]いくつかの実施形態では、粒子収集部材は、流体がエンクロージャ内に留まるように、エンクロージャから取り外されるように構成されてもよい。粒子収集部材が除去されている間に流体がエンクロージャ内に留まることを可能にすることにより、オペレータが粒子収集部材を頻繁に確認および浄化することを促進することができる。例えば、オペレータは、流体をこぼす心配なく、粒子収集部材を除去し、捕捉された粒子および残留物を廃棄することができる。いくつかの実施形態では、システム構成要素は、除去前または除去中に流体が粒子収集部材から排出されることを可能にするように配向されてもよい。しかしながら、動作中、システムは、渦流が効果的に生成されるように、フィルタの先細螺旋コイルを流体に完全に沈めた状態に保つことができる。粒子収集部材が存在するエンクロージャから流体を除去するための排出機構が設けられてもよい。いくつかの実施形態では、粒子収集部材は、重力に対して上方の位置に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、粒子収集部材の除去方向は、重力方向と反対であってもよい。いくつかの実施形態では、粒子収集部材は除去されなくてもよく、代わりに収集領域にアクセスするためのスライドアウトまたはヒンジ部分を有してもよい。
[218]いくつかの実施形態では、先細螺旋コイルまたはフィルタ媒体を浄化するように構成された掻き取り機構が提供されてもよい。先細螺旋コイルは、自己浄化するように構成されてもよいが、掻き取り機構は、先細螺旋コイルおよびフィルタ媒体をさらに浄化してもよい。掻き取り機構は、有効な目標濾過範囲外にある可能性がある特定の粒子、または他の異物を除去することができる。掻き取り機構は、定期的に、またはセンサからのフィードバックに基づいて動作するように構成されてもよい。
[219]掻き取り機構は、先細螺旋コイルの内部にあってもよい。掻き取り機構は、フィルタを通る流体流によって動力を供給されてもよい。掻き取り機構は、フィルタを通って流れる流体の運動量を使用して自己回転するフィンを含んでもよい。掻き取り機構は、フィルタの用途、サイズ、または他のパラメータに応じて、外部電源（例えば、手で）によって、または自律的に動作することができる。掻き取り機構は、ハウジングと一体であってもよい。掻き取り機構は、リブの経路を辿ることができ、リブおよびフィルタ媒体を浄化するために使用することができる。掻き取り機構は、先細螺旋コイルの回転部の間に嵌合することができる。掻き取り機構は、フィルタから受信したフィードバックに基づいて動作するように構成されてもよい。掻き取り機構は、例えば、洗濯物の５回の負荷、１０回の負荷、または１５回の負荷、または任意の数の負荷の後に先細螺旋コイルおよびフィルタ媒体を浄化するためにスケジュールに基づいて動作することができる。掻き取り機構は、圧力降下およびシステムメンテナンスなどのフィルタを通る流体流の測定されたパラメータ、またはセンサを介して受信された任意のフィードバックに基づいて動作することができる。測定された圧力降下は、粒子の蓄積を示すことができ、濾過性能を改善するためにフィルタを浄化する必要があることを示す。
[220]いくつかの実施形態では、以下のようなパラメータを有する先細螺旋コイルが提供されてもよい。リブ幅１２７は、約０．０２５インチ～約１２０インチの範囲内にあるように構成されてもよい。リブ高さ１２８は、０．０２５インチ～約２４インチの範囲内にあるように構成されてもよい。螺旋高さ１３０は、約０．０２５インチ～約５００インチの範囲内にあるように構成されてもよい。螺旋外径は、約０．０２５インチ～約２００インチの間で変化する値であるように構成されてもよい。螺旋ピッチ１３４は、約０．０２５インチ～約１２０インチになるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、螺旋パラメータは、ミクロンスケール、例えば約１ミクロン～約５万ミクロンの範囲であってもよい。
[221]いくつかの実施形態では、リブ角度θは、図１５に示すように、第２の開口部１２４の方向における先細螺旋コイル１１２の軸線１２０とリブ１１８の表面との間の角度として測定されてもよい。いくつかの実施形態では、リブ角θは、１０度～１７０度の範囲の角度であってもよく、異なる流体濾過用途に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、リブ角度θは、約４５度～約１３５度、約６０度～約１３５度、約９０度～約１３５度、約６０度～約１２０度、約６０度～約１０５度、約６０度～約９０度、約７５度～約１０５度、約８０度～約１００度、または約８５度～約９５度の範囲であってもよい。図５Ａに示すように、リブ角度θは、いくつかの実施形態では約９０度であってもよい。
[222]いくつかの実施形態では、フィルタを先細螺旋コイル１１２のテーパの方向とは反対の方向に回転させるために、濾過水または未濾過水の運動量を使用する構成で、フィン、ブレード、またはベーンをハウジングの外側に沿って適用することができる。例えば、螺旋掃引が第１の開口部１２２から第２の開口部１２４まで時計回りである場合、フィン、ブレードまたはベーンは、フィルタを反時計回りに回転させることができる。いくつかの実施形態では、フィルタのスピニングは、スクリュー状の効果を作り出すことによって、濾過された粒子が第２の開口部１２４に向かってより速く移動することを可能にし得る。様々な実施形態では、フィルタ回転速度、フィン角度、およびすべての螺旋変数などのパラメータは、用途に応じて調整することができる。そのような実施形態は、濾過システム１００の外側の濾過された流体の流れが入口流れ方向１２６とは反対になるように、入口および出口の両方が第１の開口部１２２の近くにある上記のような特定の用途において利点を提供することができる。回転を生成するためのフィン、ベーン、またはブレードの使用は、固形廃棄物濾過、濾過システム１００を水などの流体体を通して引っ張るなどの「引きずり」操作などの他の用途においても有益であり得る。
[223]先細螺旋コイルのパラメータは、用途に応じて変えることができる。例えば、先細螺旋コイルは、コイルに沿ってステップ幅を増減させる複数のまたは変化するピッチを有する部分から構成されてもよい。
[224]実験結果
マイクロプラスチックは、無数の疾患、感染症および有害な身体反応を引き起こすと考えられている。これらのマイクロプラスチックの最大の割合は、家庭用洗濯機の出口から直接もたらされる。世界中の国々が、マイクロプラスチックの問題を認識している。最初の実験方法は、フィルタが最も制限的な既存の法律または提案されている法律（例えば、英国Ｈｏｕｓｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎｓによる「Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｓ（Ｗａｓｈｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｓ）Ｂｉｌｌ」）を満たすかどうかを評価することを目的としており、Ｉｍｏｇｅｎ Ｎａｐｐｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｌｏｔｈｅｓ ｗａｓｈｉｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｏｔａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ７３８（２０２０）（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／ｊ．ｓｃｉｔｏｔｅｎｖ．２０２０．１４０４１２で入手可能）（「Ｎａｐｐｅｒ」）に記載されている方法から適合される。Ｎａｐｐｅｒの論文は、同様の試験を適用し、従来のフィルタの最大のマイクロプラスチック低減が約７８質量％であり、業界の目標を満たすには不十分であることを見出した。したがって、改良されたフィルタ装置は、高い濾過効率、高い流量、高い流速、粒子蓄積に対する耐性、および浄化の容易さという複雑なニーズを満たすことが要求される。
[225]定量的方法を用いて、例示的なフィルタの性能を評価した。いくつかの実施形態では、試験方法は、洗濯機で使用するためのマイクロプラスチックフィルタの効率を評価するように調整される。そのような方法はまた、他の濾過条件を表す。
[226]実施例１：布地の方法
第１の実験試験方法を使用して、洗濯機用のマイクロプラスチックフィルタの効率を評価した。第１の方法は、洗濯機の内部または外部にあるフィルタに適用することができる。第１の実験方法の仕様は、以下を含んでもよい。
[227]第１の実験方法は、洗濯機廃水に適用した場合のフィルタの効率を質量で決定する手順を説明する。この方法は、洗浄サイクルのすべての変形例に適用され得る。後濾過は、所望の用途に基づいて指定されてもよく、これは、例えば、１０μｍまでの後濾過および他のパラメータなどの精度レベルを指定する法律、規制、または他の規則によって規定されてもよい。
[228]第１の実験的試験方法では、標準的な洗濯機が試験対象の濾過装置を通して廃水を汲み上げる。濾過装置は、濾過された廃水を、廃水から除去されるマイクロプラスチックの量を決定するために使用される１０μｍフィルタを通して濾過流出物を圧送するウェイステーションに出力する。第１の実験的試験方法の結果は、洗濯機に適用されるマイクロプラスチック濾過の効率の尺度を含んでもよい。第１の実験的試験方法は、フィルタ装置によって捕捉された微粒子の量を表すために質量を使用する。１０μｍのポストフィルタが使用されるが、所望の精度に基づいて他の仕様を使用することもできる。
[229]図１８に示すように、第１の試験装置８００を用意してもよい。試験装置は、個々の構成要素から構成され、図示の方向に組み立てられてもよい。構成要素は、以下を含んでもよい。
[230]洗濯機８０２－トップロードまたはフロントロードのいずれかの標準的な家庭用洗濯機を使用することができる。あるフィルタを別のフィルタと比較するために、同じ洗濯機を使用することができる。第１の例示的な方法では、ＬＧモデルＡＣＱ８９９４７２１７トップローディング洗濯機を使用した。ＬＧモデルＡＣＱ８９９４７２１７洗濯機の排水流量は１５ガロン／分（約９４７ｃｍ３／秒）であり、排水速度は約１４０ｃｍ／秒であった。
[231]圧力変換器（図示せず）－０～２００ｋＰａの必要な精度。
[232]テストデバイス８０４－以下に記載される、試験中に評価されるフィルタ。
[233]ウェイステーション８０６－テストデバイス８０４からの排出物を回収する。２０ガロンのタンクは、３／４インチのねじ山を有する下面に製造されたパイプ接続部と共に使用される。
[234]ポンプ（図示せず）－最大流量１８．９５ＬＰＭで指定された１０μｍフィルタ８０８を介してウェイステーション８０６からの排出物を通過させるのを容易にするための遠心ポンプ。
[235]１０μｍフィルタ８０８－テストデバイス８０４を通過した任意の粒子を捕捉するためのポストフィルタであり、テストデバイス８０４の効率を計算するために使用することができる。１０μｍポストフィルタとして逆浸透膜フィルタを用いた。
[236]出口８１０－１０μｍフィルタ８０８からの排出。
[237]スケール（図示せず）－この方法は、最大０．０００１ｇの精度の重量スケールを使用する。
[238]試験装置を準備するために、ウェイステーションを漂白して、以前の試験からの微粒子または残留物を浄化する。１０μｍのポストフィルタハウジングを漂白して、以前の試験からの微粒子または残留物を浄化する。各センサは、３～５回の試行ごとに較正される。
[239]第１の実験試験方法は、以下のステップを使用して実施した。恒量が測定されるまで、評価対象フィルタおよび１０μｍのフィルタを４０℃の脱水機に入れた。本方法における「一定重量」は、各測定の間に１時間で行われた３回の重量測定によって示され、±０．００２ｇ以下の偏差を有する３回の測定値をもたらした。各測定で脱水機の湿度を記録した。各評価対象フィルタおよび１０μｍフィルタの初期重量を、各フィルタの最終的な３つの重量値の平均とみなした。
[240]図１８に示すように、評価対象フィルタ８０４を洗濯機８０２の排出ラインに接続し、排出ラインを評価対象フィルタの入口側に排出した。評価対象フィルタの排出ラインは、ウェイステーション８０６に向けられ、遠心ポンプ（図示せず）は、濾過された水を１０μｍフィルタ８０８に圧送する。
[241]合成繊維を含む８枚のタオル（５ｋｇ重）を洗濯機のドラムに入れた。通常の洗浄サイクルを選択し、記録した。洗浄サイクルを開始し、洗濯機から流れる排水を評価対象フィルタを通過させてウェイステーションに入れた。洗濯機からの排出流量は１５ガロン／分（約９４７ｃｍ３／秒）で、排出流速は約１４０ｃｍ／秒であり、これを評価対象フィルタの入口側に通過させた。ウェイステーションから、水は遠心ポンプおよび１０μｍポストフィルタを通って流れる。
[242]洗濯機運転後に、評価対象フィルタを取り外し、４０℃の脱水機に入れた。１０μｍのポストフィルタを除去し、４０℃の脱水機に入れた。各フィルタについて一定重量が測定されるまで、フィルタを脱水機に放置した。各フィルタの最終重量は、各フィルタについて一定重量を決定したときの最終３つの重量値の平均であった。
[243]評価されるべきフィルタの濾過のパーセント効率を以下によって計算した。
式(1)
ここで、Ｃ１は試験前の評価対象フィルタのグラム単位の重量であり、Ｃ２は試験後の評価対象フィルタのグラム単位の重量であり、Ｍ１は試験前の１０μｍポストフィルタのグラム単位の重量であり、Ｍ２は試験後の１０μｍポストフィルタのグラム単位の重量である。
[244]図１６Ａ～図１６Ｂに示すような濾過装置を使用すると、評価対象フィルタ（「実験フィルタ１」）は、１つのリブと、入口（第１の開口部）側に２．５インチの外径とを有する先細螺旋コイルと、リブが先細螺旋コイルの出口（第２の開口部）側に螺旋コイルの実質的に半径を含むような内径（すなわち、リブは、図１６Ｂに示すように、第２の開口部におけるコイルの全半径を含み、先細螺旋コイルの粒子流路は収集ユニットに供給される）と、１１．５度の螺旋角と、０．７５インチのピッチと、０．３７５インチのリブ幅と、０．１８７５インチのリブ厚と、９０度のリブ角（すなわち、入口流れ方向に対して垂直である）と、第１の開口部（入口側）から第２の開口部（出口側）までの先細螺旋コイルの４．５回転の回転数と、３．６８のレーカ減少比β／αと、を含んでいた。実験フィルタ１のフィルタ媒体メッシュサイズは、ステンレス鋼３０μｍメッシュであった。先細螺旋コイルの出口（第２の開口部）側は、コイルと同じメッシュで囲まれた円筒形の収集ユニットを含んでいた。試験した布地は、合成繊維および通常の土壌を含有する５ｋｇの綿タオルであった。洗浄サイクルは、温水での深い充填、高回転であった。３回の測定にわたって平均して得られた出力効率は、評価対象フィルタによる９０．１６％のマイクロプラスチック除去であり、＋３％～－１％の範囲であった（すなわち、効率は８９．１６％～９３．１６％の範囲である）。
[245]したがって、実施例１の実験フィルタ１は、比較方法を用いたＮａｐｐｅｒの論文に記載されている最高評価のマイクロプラスチックフィルタの７８％のマイクロプラスチック濾過効率よりも大幅に良好な測定されたマイクロプラスチック濾過効率を有する。したがって、実施例１の実験フィルタ１は、従来の最も効率的な既知のマイクロプラスチックフィルタよりも１０％～１５％高い測定されたマイクロプラスチック濾過効率を有する。
[246]したがって、従来のフィルタとは異なり、本明細書に記載のフィルタは、実施例１の方法を使用して測定した場合に、１０ミクロンまで後濾過したときに質量でマイクロプラスチックの９０％を超える濾過を含んでおり、マイクロプラスチック法の厳格な要件を満たすことができる、著しく改善された濾過効率および性能を有する。特に、この濾過速度は、１０μｍの濾過後サイズよりも実質的に大きい３０μｍメッシュのフィルタ媒体を用いて達成された。したがって、結果は、実験フィルタ１が、より大きなフィルタ媒体孔径で、マイクロプラスチックなどのより小さな粒径を濾過する能力を示している。
[247]本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムの実施形態は、流体からの粒子の改善された濾過を提供する。例えば、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムは、実施例１の方法を使用して測定した場合に、洗濯機廃水から質量で９０％を超える濾過された微粒子（例えば、マイクロプラスチック）を濾過するのに有効である。特に、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムは、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、質量で濾過微粒子（例えば、マイクロプラスチック）の９０％超を濾過するのに有効である。本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムのいくつかの実施形態は、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、質量で９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、または９８％または９９％を超える濾過微粒子（例えば、マイクロプラスチック）を濾過するのに有効である。したがって、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムはまた、この実施例１の方法を使用して１０ミクロンまで後濾過した場合のマイクロプラスチックを含む、洗濯機廃水からの濾過されたマイクロ粒子（例えば、マイクロプラスチック）の質量の６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超、８７％超、８８％超、および８９％超を濾過するのに有効である。
[248]実施例２：フロック法
第２の実験的試験方法を使用して、フロック繊維を使用する洗濯機または他の廃水システムなどの濾過システム用のマイクロプラスチックフィルタの性能を評価した。第２の実験方法の仕様は、以下を含んでもよい。
[249]第２の実験方法は、市販のフロック繊維を使用する場合のフィルタの性能を質量で決定する手順を記載する。後濾過は、所望の用途に基づいて指定されてもよく、これは、例えば、１０μｍまでの後濾過および他のパラメータなどの精度レベルを指定する法律、規制、または他の規則によって規定されてもよい。
[250]図１９に示す第２の実験試験方法では、ポンプを使用して、マイクロプラスチック・ナイロン・フロック繊維を含む水を第１の貯蔵タンクから試験対象の濾過装置を通って移動させる。濾過装置は、濾過された水を第２の貯蔵タンクに出力し、そこで水は、繊維の量を決定するために使用される１０μｍフィルタを通してポンプ輸送される。第２の実験的試験方法の結果は、洗濯機などのマイクロプラスチック濾過の効率の尺度を含んでもよい。第２の実験的試験方法は、フィルタ装置によって捕捉された微粒子の量を表すために質量を使用する。１０μｍのポストフィルタが使用されるが、所望の精度に基づいて他の仕様を使用することもできる。
[251]図１９に示すように、第２の試験装置９００を用意してもよい。試験装置は、個々の構成要素から構成され、図示の方向に組み立てられてもよい。構成要素は、以下を含んでもよい。
[252]蛇口９０２は、標準的な蛇口である。
[253]１μｍフィルタ９０６は、Ａｑｕａｂｏｏｎ社製のポリプロピレン製メルトブローンフィルタであり、品番Ｂ０１Ｍ１ＬＢ２９Ｂであり、蛇口９０２からタンク９０８内に水を濾過する。
[254]テストデバイス／評価対象フィルタ９０４は、以下の装置を含んでいた。
・「実験フィルタ２」－試験中に評価されるフィルタは、図１６Ａおよび図１６Ｃに示すものと同様であり、入口（第１の開口部）側に１つのリブおよび２．５インチの外径を有する先細螺旋コイルを含んだ。リブのリブ幅は０．６０インチ、リブ厚さは０．１８７５インチ、リブ角度は９０度（すなわち、入口流れ方向に対して垂直である）、ピッチは０．７５インチ、レッカー減速比β／αは３．６９、先細螺旋コイルの入口側から出口側への回転数は４．５回転であった。出口側のリブの内径（第２の開口部）は、先細螺旋コイルの実質的な半径を含む（すなわち、リブは、図１６Ｂに示すように、第２の開口部におけるコイルの全半径を含み、先細螺旋コイルの粒子流路は収集ユニットに供給される）。先細螺旋コイルの螺旋角度は１１．５度であった。フィルタ９０５のフィルタ媒体メッシュは、２０μｍのポロメトリックＧＫＤメッシュであった。先細螺旋コイルの出口側（第２の開口部）は、コイルと同じメッシュで囲まれた円筒形の収集ユニットを含んでいた。捕集ユニットは、直径２．０インチ、高さ２．０インチの円筒形状であり、先細螺旋コイルと収集ユニットの一面との間の入口直径は約１．２３インチであった。収集ユニットの円周および先細螺旋コイルから収集ユニットへの入口の反対側の面は、先細螺旋コイルの外周と同じ２０μｍポロメトリックＧＫＤメッシュによって囲まれていた。
・「デッドエンドフィルタ」－流れ方向に垂直に配置された２０μｍのポロメトリックＧＫＤメッシュ（図示せず）を有する、図２３Ａに示す従来のデッドエンドフィルタ。
・「クロスフローフィルタ」－実験フィルタ２と同じ第１の開口部直径と、円錐のテーパ部分を取り囲む円錐形状の２０μｍポロメトリックＧＫＤメッシュ（図示せず）とを有する、図２３Ｂに示す円錐クロスフローフィルタ。
・「渦流クロスフローフィルタ」－円錐の内側に３つの減少する同心リングを有し、実験フィルタ２と同じ第１の開口部直径を有し、円錐のテーパ部分を取り囲む２０μｍのポロメトリックＧＫＤメッシュ（図示せず）を有する、図２３Ｃに示す円錐形の渦流クロスフローフィルタ。渦流クロスフローフィルタのリブ間高さに対するリブ幅のアスペクト比は３．６９である。
[255]フロック繊維９０５は、Ｄｏｎｊｅｒによって製造された市販の黒色ナイロンフロック繊維であり、部品番号７１６－ブラックである。
[256]タンク９０８および９１２は、Ａｑｕｅｏｎ製の２０ガロンタンク、部品番号１７０９２５である。
[257]１０μｍフィルタ９１６－テストデバイス９０４を通過した粒子を捕捉するためのポストフィルタであり、Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ製のポリプロピレン溶融吹付フィルタ、部品番号ＭＰＰ－Ｆ１０－１０である。１０μｍフィルタ９１６は、Ｐｅｎｔａｉｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製の圧力除去フィルタハウジング、部品番号Ｂ００３ＶＴ７ＥＲＹに収容されている。
[258]ポンプ９１０および９１４は、８０ワットおよび１．５アンペアで動作する、Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ Ｃｏｒｐ．によって製造された、部品番号ＢＰＸ４０１－２７の市販の洗濯機ドレインポンプである。
[259]ドレイン９１８は排水ドレインである。
[260]構成要素間の配管は、内径１．０インチの透明ビニル配管である。
[261]スケール（図示せず）－重量スケールは、最大０．０００１ｇの精度で使用される。
[262]構成要素は、図１９に示すように組み立てられる。
[263]試験装置を準備するために、タンク９０８および９１２をすすぎ、以前の試験からの微粒子または残留物を浄化した。１０μｍポストフィルタ９１６のハウジングをすすぎ、以前の試験からの微粒子または残留物を浄化する。各センサは、３～５回の試行ごとに較正される。
[264]第２の実験試験方法は、以下のステップを使用して実施した。一定重量になるまで４０℃の脱水機に評価対象フィルタ９０４と１０μｍのフィルタ９１６を入れた。本方法における「一定重量」は、各測定の間に１時間で行われた３回の重量測定によって示され、±０．０２ｇ以下の偏差を有する３回の測定をもたらした。各測定で脱水機の湿度を記録した。評価対象フィルタ９０４、１μｍフィルタ９０６、１０μｍフィルタ９１６のそれぞれの初期重量を、３つの一定重量を測定した後の各フィルタの重量とした。
[265]幅の広いアルミニウム箔１２枚を２枚秤量し、重量を記録した。１０ミクロン濾紙片を秤量し、重量を記録した。０．５±０．０２ｇのフロック繊維９０５を秤量し、重量を記録した。
[266]タンク９０８を、１μｍフィルタ９０６を通して濾過した蛇口９０２からの３．５ガロンの水で満たした。予め秤量した０．５ｇのフロック繊維９０５をタンク９０８内の水に添加した。
[267]繊維－水混合物は、ポンプ９０１を使用してタンク９０８から評価対象フィルタ９０４を通ってタンク９１２にポンプ輸送された。測定された流量は、約１２４ｃｍ／秒の流速で１０．０ｇａｌ／分であった。
[268]０．５±０．０２ｇのフロック繊維９０５を秤量し、フロック繊維をタンク９０８内の３．５ガロンの水に添加し、繊維－水混合物を試験対象フィルタ９０５を通してタンク９１２にさらに９回圧送するプロセス（合計１０回の濾過プロセス試行）。
[269]次いで、タンク９０８を、１μｍフィルタ９０６を通して濾過された蛇口９０２からの水ですすぎ、評価対象フィルタ９０４を通してポンプ輸送して、すべてのフロック繊維が評価対象フィルタ９０４を通してタンク９１２に濾過されたことを確実にした。このリンスを３回行った。
[270]次いで、タンク９１２からの水は、ポンプ９１４を通って１０μｍフィルタ９１６を通ってドレイン９１８に圧送された。タンク９１２をすすぎ、ポンプ９１４を使用して１０μｍフィルタ９１６を通して水を３回圧送して、評価対象デバイス９０４を通過したフロック繊維９０５のすべてが装置を通過したことを確実にした。
[271]評価対象フィルタ９０４を通過したフロック繊維９０５を含む１０ミクロンフィルタをアルミニウム箔シート上に配置した。次いで、フィルタハウジングを１０ミクロン濾紙ですすぎ、ハウジングから残っているフロック繊維を除去し、濾紙をアルミニウム箔上に置いた。
[272]次いで、アルミニウム箔上の１０ミクロンフィルタおよび濾紙を、一定重量が測定されるまで華氏９５度で乾燥させた。
[273]次いで、以下の式を使用して、評価対象フィルタ９０４によるマイクロプラスチック濾過のパーセント効率を計算した。
[274]収集ユニットによって収集されたマイクロプラスチックの量対評価対象フィルタ９０４の先細螺旋コイルに保持されたマイクロプラスチックの量も決定した。評価対象フィルタ９０４の収集ユニットに収集されたマイクロプラスチックの量は、評価対象フィルタ９０４をハウジングから取り外し、収集ユニットを評価対象フィルタ９０４の先細螺旋コイルから分離することによって決定した。一定の重量が測定され、重量が記録されるまで、収集ユニットおよび先細螺旋コイルを華氏９０度で乾燥させた。収集ユニットに収集されたマイクロプラスチックのパーセントは、以下の式によって計算された。
[275]実施例２によるフロック繊維濾過効率を以下の表１に示す。
[276]収集ユニット内の実験フィルタ２によって収集された繊維の割合を以下の表２に示す。
[277]表１に示すように、実験フィルタ２は、廃水系においてマイクロプラスチックをシミュレートするフロック繊維を９９％以上収集する。実験フィルタ２はまた、試験されている４つのフィルタのうち最も低い標準偏差を示した。試験されている他のフィルタもまた、実施例２によって示されるように、９９％を超える効率のフロック繊維を示したが、実験フィルタ設計はまた、より大きなフィルタメッシュ孔径で高効率を達成する能力を有する。９９％の濾過効率は、試験されているデッドエンド、クロスフロー、および渦流クロスフローフィルタのメッシュ細孔径から予想され得るが、より小さい細孔径はフィルタを通る流れを制限し、単により小さい細孔径を有するだけでは、そのようなフィルタを洗濯機または他の高流量または高流速用途などの用途に使用することができない。したがって、メッシュ孔径は、許容可能な濾過操作を提供するフィルタの能力を示すものではない。例えば、実施例３で説明したように、デッドエンドフィルタは、流れが直ちに０ｃｍ／ｓおよびｇａｌ／ｍｉｎに減少し、流れの障害および圧力の障害の両方を引き起こしたため、機能的動作を達成することができなかった。同様に、同様のサイズの円錐を有するにもかかわらず、実験フィルタ２と同じ円錐サイズを有するにもかかわらず、実施例３で説明したように、クロスフローおよび渦流クロスフローフィルタは、著しく少ない試行でも失敗した。
[278]実験フィルタ２は、他のフィルタと比較して例示的な性能を示すが、フィルタの設計により、濾過されたマイクロプラスチックの少なくとも７５％が収集ユニットに輸送され、平均して、濾過されたマイクロプラスチックの８０％超が収集ユニットに輸送されるという追加の利点を有する。濾過されたマイクロプラスチック／粒子の収集ユニットへの輸送を容易にすることは、当該技術分野においてこれまで知られていないいくつかの利点を有する。第１に、濾過された粒子を収集ユニットに収集することにより、特に先細螺旋コイルを浄化するために必要な複雑さを伴って、装置を浄化することがより容易になる。収集ユニットの浄化は、収集ユニットへの容易なアクセスを可能にする図２２Ａ～図２２Ｄに示すような設計によってさらに支援され、それによってメンテナンスおよび浄化のプロセスを単純化する。第２に、濾過されたマイクロプラスチック／粒子の収集ユニットへの輸送を容易にすることにより、先細螺旋コイル内の濾過された粒子の蓄積が防止され、それにより、先細螺旋コイルのフィルタ媒体が比較的清浄なままであり、したがって液体の濾過を継続することができるため、浄化間の時間が延長される。
[279]実験フィルタ２のさらなる利点は、実施例３に関して以下に説明される。
[280]本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムの実施形態は、流体からの粒子の改善された濾過を提供する。例えば、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムは、実施例２の方法を使用して測定した場合に、洗濯機廃水から質量で９０％を超える濾過された微粒子（例えば、マイクロプラスチック）を濾過するのに有効である。特に、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムは、実施例２の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、質量で濾過微粒子（例えば、マイクロプラスチック）の９０％超を濾過するのに有効である。本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムのいくつかの実施形態は、実施例２の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、質量で９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、または９９％を超える濾過微粒子（例えば、マイクロプラスチック）を濾過するのに有効である。したがって、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムはまた、実施例２の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときのマイクロプラスチックを含む、洗濯機廃水からの濾過された微粒子（例えば、マイクロプラスチック）の質量で６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超、８７％超、８８％超、および８９％超を濾過するのに有効である。
[281]同様に、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムの実施形態は、先細螺旋コイルから収集ユニットへの濾過された粒子の移動を容易にすることによって、流体からの微粒子の改善された濾過を提供する。例えば、本明細書に記載のフィルタおよびフィルタシステムのいくつかの実施形態は、実施例２の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、先細螺旋コイルから収集ユニットへの濾過された微粒子（例えば、マイクロプラスチック）の質量で５０％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、または９５％を超える輸送の促進に有効である。
[282]実施例３：模擬負荷サイクル耐性方法
第３の実験的試験方法を使用して、圧力がフィルタ、洗濯機、またはポンプ性能に影響を及ぼすように、フィルタの背後に著しい背圧または圧力上昇を生じさせる前に、所与のマイクロプラスチックフィルタが耐えることができる洗濯機負荷サイクルなどのシミュレートされた濾過サイクルの数を評価した。洗濯機および濾過サイクルにおけるマイクロプラスチックは、フロック繊維を使用して測定される。第３の実験方法の仕様は、以下を含んでもよい。
[283]第３の実験方法は、市販のフロック繊維を使用する場合に、洗濯機の負荷サイクルからの廃水を濾過するなど、繰り返し濾過サイクルに対するフィルタの耐性をカウントによって決定する手順を記載する。
[284]図２０に示す第３の実験試験方法では、ポンプを使用して、マイクロプラスチックフロック繊維を含有する濾過された水を貯蔵タンクから試験対象の濾過装置に強制的に流す。圧力センサは、試験される濾過装置の背後の圧力上昇を測定し、流量センサは、試験されるフィルタの出口（例えば、出口２１８）における流量を測定する。第３の実験的試験方法の結果は、濾過された材料がフィルタ、洗濯機、およびポンプの性能に影響を及ぼし始め、試験されているフィルタの背後に圧力の蓄積を生じさせるか、または流れのスループットを低下させる前に、特定のフィルタが耐えることができる洗濯機の負荷の数の代表的な尺度に対応することができる。
[285]図２０に示すように、第３の試験装置１０００を用意してもよい。試験装置は、個々の構成要素から構成され、図示の方向に組み立てられてもよい。構成要素は、以下を含んでもよい。
[286]蛇口１００２、１μｍフィルタ１００６、試験対象フィルタ（テストデバイス）１００４、フロック繊維１００５、ポンプ１０１０、およびドレイン１０１８は、それぞれ蛇口９０２、１μｍフィルタ９０６、試験対象フィルタ（テストデバイス）９０４、フロック繊維９０５、ポンプ９１０、およびドレイン９１８について実施例２で説明したとおりである。接続部間の配管は、実施例２で説明するように、内径１．０インチのビニル配管である。
[287]布地柔軟剤１００７は、Ａｒｏｍａ ＢｏｏｓｔおよびＢｌｉｓｓｆｕｌ Ｂｒｅｅｚｅの香りを有する市販のＵｌｔｒａ ＧＡＩＮ（登録商標）布地柔軟剤である。
[288]電流センサ１０１２は、電力消費を監視するためのＰｏｎｉｉｅＰＮ携帯用マイクロ電流センサである。
[289]圧力センサ１０１４は、ＳＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製のデジタル圧力計センサ、部品番号ＭＧ１－Ｇ－Ａ－９Ｖ－Ｒである。
[290]流量センサ１０１６は、Ｂｏｎｖｏｉｓｉｎ製のタービン流量計、部品番号Ｒｏｙ－７である。
[291]洗浄サイクルをシミュレートするために、最初に０．４０５±０．０２ｇのフロック繊維１００５を秤量し、重量を記録した。次に、３５±０．５０ｇの布地柔軟剤１００７を秤量し、重量を記録した。布地柔軟剤１００７を添加して、試験されるフィルタの挙動に対する実際の洗濯物の効果をよりよくシミュレートした。次いで、タンク１００８を蛇口１００２からの水３．５ガロンで満たし、１μｍフィルタ１００６を通して濾過した。測定したフロック繊維１００５および布地柔軟剤１００７の重量をタンク１００８に加えた。１μｍフィルタ１００６で濾過された蛇口１００２からの追加の３．５ガロンの水をタンク１００８に添加し、タンク１００８内の総水量を、Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ（登録商標）洗濯機の負荷サイクルにおける典型的な水量である７．０ガロンにした。溶液を撹拌によって十分に混合した。水－フロック軟化剤溶液は、ポンプ１０１０を通って、圧力センサ１０１４を介して試験対象フィルタ１００４を通って圧送された。濾過された液体は、試験対象フィルタ１００４を出て、流量センサ１０１６を通ってドレイン１０１８に入った。流量センサ１０１６での流量（ｇａｌ／ｍｉｎまたはｇｐｍ）、圧力センサ１０１４で試験されているフィルタの背後の圧力上昇（ｐｓｉ）、およびポンプ１０１０での電流（電流センサ１０１２によって測定されたアンペア）を１５秒間隔で測定し、記録した。
[292]水－フロック軟化剤溶液のすべてがポンプ１０１０によって除去されると、シミュレートされた洗浄負荷サイクルが完了した。シミュレートされた洗浄負荷サイクルは、圧力センサ１０１４で試験されているフィルタの背後の圧力上昇が３．４ｐｓｉ以上になるまで繰り返された。Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ（登録商標）洗濯機が流れ障害を知らせる圧力上昇として３．４ｐｓｉを選択した。結果を記録し、負荷サイクル耐性とみなした。３．４ｐｓｉの圧力値が決定された後に、流量センサ１０１６を通る流量が０．０ｃｍ／ｓになるまで追加の負荷サイクルを実行し、その時点でゼロ流量誤差または流れ障害が決定された。
[293]以下の表３は、試験対象のフィルタの背後の３．４ｐｓｉの圧力上昇と、フィルタを通る流量が０．０ｇａｌ／分になるまでの圧力上昇の両方に対する、デッドエンドフィルタ、クロスフローフィルタ、渦流クロスフローフィルタ、および実験フィルタのそれぞれの負荷の数を示す。
[294]実施例２の結果から、実験フィルタ２は、試験されている他のデッドエンド、クロスフロー、および渦流クロスフローフィルタのいずれよりも著しく改善された性能を有することが明らかである。実験フィルタ２は、クロスフローフィルタおよび渦流クロスフローフィルタの両方にわたって、圧力破損および流れ破損に対する負荷数のそれぞれ３００％および３３３％の増加を示した。１つの負荷サイクルさえ完了する前に故障したデッドエンドフィルタと比較して、実験フィルタ２は、圧力故障および流れ故障に対する負荷の数の両方に関して劇的な改善を示している。クロスフローフィルタおよび渦流クロスフローフィルタと比較しても、実験フィルタ２は圧力障害まで８サイクル、流動障害まで１３サイクルを完了したのに対して、クロスフローフィルタおよび渦流クロスフローフィルタはそれぞれ圧力障害まで２サイクル、流動障害まで３サイクルしか完了しなかった。
[295]図２２Ａ～図２２Ｇは、この実施例３に記載の試験方法の負荷サイクル耐性試験、流量、流速、および圧力の結果を示す。図２２Ａ～図２２Ｇにおいて、「デッドエンド」結果は、試験中のデッドエンドフィルタを指し、「クロスフロー」結果は、試験中のクロスフローフィルタを指し、「渦流クロスフロー」結果は、試験中の「渦流クロスフローフィルタ」を指し、「ＣＬＥＡＮＲ」結果は、試験中の実験フィルタ２を指す。
[296]図２２Ａは、シミュレートされた洗浄負荷サイクルの各々にわたって経時的に流量センサ１０１６で測定された流量を示す。図２２Ｂは、流動不良（０．０ｇａｌ／分の流量）が測定されるまでのシミュレーションされた負荷サイクルの数に対する流量データを示す。図２２Ｂにプロットされた値は、各洗浄負荷サイクルの終わりに決定される。図２２Ｃは、各負荷に対する実験フィルタ２の各洗浄負荷サイクルの経時的な流量を示す。
[297]図２２Ａの流量データは、実験フィルタ２がより長いより連続的な流量を提供することを示し、試験されたデッドエンド、クロスフロー、および渦流クロスフローフィルタと比較して、より少ない量の目詰まりおよび長寿命を示す。流量のより大きい粒度を示す図２２Ａおよび図２２Ｃは、実験フィルタ２が試験された他のフィルタよりも流量を改善したことを示す。すべてのフィルタは、負荷７～１３からの初期負荷カウントにおいて経時的にほぼ減少する流量を示すが、実験フィルタ２は、これらの負荷のそれぞれにおいて経時的に増加する流量を示し、フィルタリングされた粒子が先細螺旋コイルおよび収集ユニットに蓄積する場合でも、実験フィルタ２の設計が全体の流量を改善することを示唆している。先細螺旋コイルの設計で生成された渦流は、濾過および流量を改善する。特に、実験フィルタ２の構成によって生成された渦流は、収集された粒子を先細螺旋コイル上に再懸濁させることができ、それによって流れを改善し、フィルタの効率および寿命を改善するためにメッシュを開くことができる。この改善された流量はまた、実験フィルタ２のデュアルフィルタの性質に起因する可能性があり、フィルタされた液体は、両方ともフィルタ媒体を含むため、先細螺旋コイルまたは収集ユニットを通ってフィルタから出ることができる。
[298]図２２Ｄは、流量センサ１０１６で測定された流速を示し、これは、試験される各フィルタを通る濾過された液体の流速である。図２２Ｄは、実験フィルタ２を通る流速が、試験された他のすべてのフィルタと比較して、経時的に著しく高いままであることを示している。特に、図２２Ｄに示すように、実験フィルタ２を通る流速は、５回目の負荷の後まで５０ｃｍ／秒未満に低下しないが、試験した他のフィルタの各々は、１回または０回の負荷の後に流速が５０ｃｍ／秒未満に低下した。流速データは、実験フィルタ２が高い流速で改善された性能を示し、洗濯機用途に必要な高い流速を試験した他のフィルタよりもはるかに長く維持することを確認する。特に、実験フィルタ２は、試験した他のフィルタのいずれよりも５倍以上長い（４００％以上の負荷まで）５０ｃｍ／ｓ以上の流速を維持した。実験フィルタ２はまた、流動障害が測定される前に試験されたクロスフローフィルタおよび渦流クロスフローフィルタの両方よりも４倍を超える負荷（１３荷重対３荷重、または荷重数の３３３％増加）で動作可能であった。試験した他のフィルタは、高い流速で効果的に機能することができなかった。したがって、試験した他のフィルタは、高流量用途でマイクロプラスチックなどの粒子を濾過するために繰り返し使用することもできなかった。
[299]図２２Ｅは、圧力故障を判定するために圧力センサ１０１４で経時的に測定された試験対象フィルタの背後の圧力上昇を示し、図２２Ｆは、流れの故障が判定されるまで、各負荷について圧力センサ１０１４で測定された試験対象フィルタの背後の同じ圧力上昇を示す。図２２Ｆに示す値は、負荷サイクル終了時の圧力値である。図２２Ｇは、各負荷について経時的に圧力センサ１０１４で測定された実験フィルタ２の背後の圧力上昇を示す。
[300]図２２Ｅ～図２２Ｇに示すように、実験フィルタ２は、試験した他のフィルタと比較して、経時的な圧力上昇および繰り返し使用が著しく少ないことを示す。負荷の数に対して測定すると、実験フィルタ２は、圧力上昇に対してはるかに浅い勾配を示した。流量と同様に、すべてのフィルタが最初のいくつかの負荷について増加する圧力上昇を示すが、負荷５の後に、実験フィルタ２は、負荷６から１３のそれぞれについて経時的に減少する圧力上昇を示す。この減少する圧力は、図２２Ａおよび図２２Ｃに見られる流量の増加に対応しているように見え、実験フィルタ２がより少ない乱れでより良好な流れで改善された性能を提供することを確認する。同様に、フィルタおよび機械の寿命は、いくつかの負荷後の各負荷中に時間と共に圧力が低下するため、圧力障害を引き起こすことなくこの挙動によって延長され得る。実験フィルタ２の設計は、渦流の形成を促進して濾過された粒子を懸濁液中に維持し、濾過された粒子の第２の開口部への進行を促進し、そこでそれらは収集ユニットによって収集される。この設計は、先細螺旋コイルのフィルタ媒体が粒子蓄積のないままであるのを助け、それによって流量および流速が低下する前にフィルタの寿命を延ばす。長期間の使用寿命により、実験フィルタ２、および本明細書に記載の他の実施形態の設計は、デッドエンド、クロスフロー、円錐状クロスフロー、および渦流クロスフローフィルタなどの他のフィルタよりも改善される。
[301]実施例４：ポリエステル綿およびフロックの効率試験
第４の実験試験方法を使用して、フィルタ効率を評価した。この実施例は、１５μｍ（ステンレス鋼ＧＫＤメッシュ）を使用することを除いて、実験フィルタ２の設計を有する本発明のフィルタの実施形態の効率を、濾過前および濾過後の洗濯機廃水間のマイクロプラスチック分布の変化を決定することによって測定した。
[302]この実施例に従って試験した材料は、ポリエステル－綿およびフロック繊維（実施例２と一致）であった。これらの材料の各々のサンプルを選択するとき、試験された各サンプルの重量は一貫しており、各試験は、マイクロプラスチック分布の変化を決定するために２つの水サンプルに対して行われた。マイクロプラスチック分布の変化を使用して、試験対象の濾過装置の濾過効率を計算した。個々の試験ごとに以下のステップを行う。
[303]試験前に以下の浄化手順を行った。
・システム全体を２０分間通して１ミクロンの前濾過水を流し、リントフリーのワイプで試験装置を完全に浄化した。
・試験の合間に、システム全体を５分間通して流れる１ミクロンの前濾過水およびリントフリーのワイプでシステムを洗い流した。
・システムに水を流した後に、残っている水はタンク１からタンク２に手動で吹き出された。
・試験中の本発明のフィルタをタンク２に注いだ。
・残りの水は、タンク２からシンク内に手動で吹き出された。
[304]洗濯機試験：
次に、以下の洗浄手順を、Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌフロントロード洗濯機Ｍｏｄｅｌ＃ＷＦＷ５６０５ＭＷを使用して行った。
・試験された衣類は、４回の前洗浄サイクルを経ており、本発明のフィルタを受ける前に合計６回の洗浄について２回の試行試験をシステムに入れてマイクロプラスチックを濾過した。
・試験前に、ブランク負荷（衣類なし）を洗濯機に流し、これは、洗濯機に何もない完全な洗浄サイクルを意味する。
・洗濯機に入る水は約３０±２℃に維持した。
・各試験について重量を約１．４±０．１ｋｇに保つように衣類を秤量した。
[305]試験の所望の衣類材料を洗濯機ドラムに挿入した後に、Ｗｈｉｒｌｐｏｏｌ洗濯機で以下の負荷設定を選択した。
・洗浄サイクル：「通常」
・何を洗浄するか？“繊細なもの”
・低温（１／５）
・スピン（３／５）約１０００ＲＰＭ
・土壌（１／３）「軽い」
[306]洗濯機流出物は、タンクの蓋をした状態で第１の保持タンクに排出された（第１および第２の保持タンクの両方が蓋を含んでいた）。
[307]フロック試験：
フロック材料の試験のために、以下の手順を行った。
・タンク１を３．５ガロンの前濾過水（１μｍ）で満たした。
・約０．５±０．００２ｇのフロック繊維をタンク１に加えた。フロック皿を前濾過水で３回洗浄して、残留フロック材料を除去した。
・合計７ガロンの水がタンクに入るまでタンク１を充填し、入ってくる移動水を使用してフロックを水に統合する（撹拌棒なし）。
[308]第１のサンプルを採取し、続いて第２のサンプルを採取するための「スルーフィルタ」手順を含む以下のサンプリング手順を、前述の洗浄工程の直後に行った。
サンプリング：
・撹拌棒を濾過水で洗浄した。
・リントフリーのワイプを用いたサンプルボトルの外側。
・タンク内の水を撹拌棒で撹拌し、標識された端部が水に入らないようにした。
・水が移動している間、サンプルボトルは水サンプルに完全に沈められていた。
・ボトルが完全に満たされたら、サンプルボトルを取り出した。
スルーフィルタ：
・この手順では、タンク１内の水を試験中の本発明のフィルタを通してタンク２内に圧送した。
・残りの水をタンク１からタンク２に押し込んだ。
[309]廃水中の繊維の特性評価および定量
記載された洗濯機からの流出物中の脱落繊維の検出は、動的画像分析技術を使用して行われ、「Ｈｏｈｅｎｓｔｅｉｎ動的画像分析データ」と呼ばれる。本明細書でこのデータを生成するために使用される技術は、Ｊ．Ｈａａｐらによる論文、Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ Ｒｅｌｅａｓｅｄ ｂｙ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｌａｕｎｄｒｙ：Ａ Ｎｅｗ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒｓ ｉｎ Ｅｆｆｌｕｅｎｔｓ，Ｗａｔｅｒ ２０１９，１１，２０８８；ｄｏｉ：１０．３３９０／ｗ１１１０２０８８に記載されており、これは、この技術に関連するその教示について参照により本明細書に組み込まれる。
[310]以下の表４は、本明細書中に記載されるような渦流クロスフローフィルタの一実施形態の効率を示しており、重量で測定される場合、マイクロプラスチック濾過の信頼できる代用物であるほぼ９１％のポリエステル綿粒子の除去を示している。
[311]実施例４の結果から、本発明の実験用フィルタは、ポリエステル綿粒子などの小さな粒子を流体から除去するのに極めて効率的であることが明らかである。ポリエステル綿粒子の除去効率に関する表４に示す結果のグラフ表示を図２４Ａ～２４Ｄに示す。
[312]図２４Ａおよび図２４Ｂは、それぞれ、濾過前および濾過後の洗濯機廃水間のマイクロプラスチック分布変化（ポリエステル綿微粒子の数による）を決定することによる、実施例４で試験中の本発明のフィルタの動態画像分析による効率試験の結果を示す。図２４Ｃおよび図２４Ｄは、それぞれ、濾過前および濾過後の洗濯機排水の間のマイクロプラスチック分布変化（ポリエステル綿微粒子の重量による）を決定することによる、実施例４で試験中の同じ本発明のフィルタでの効率試験の結果を示す。
[313]以下の表５は、重量で測定して９９％を超えるフロック粒子の平均除去を示す、本明細書に記載の渦流クロスフローフィルタの効率を示す。
[314]実施例４の結果から、本発明の実験用フィルタがフロック粒子を極めて効率的に除去することがさらに明らかである。ポリエステル綿粒子の除去効率に関する表４に示す結果のグラフ表示を図２５Ａ～図２５Ｄに示す。
[315]図２５Ａおよび図２５Ｂは、それぞれ、濾過前および濾過後の洗濯機廃水間のマイクロプラスチック分布の変化（フロック微粒子の数による）を決定することによって、実施例４の試験中の本発明のフィルタの効率試験の結果を示す。図２５Ｃおよび図２５Ｄは、それぞれ、濾過前および濾過後の洗濯機廃水間のマイクロプラスチック分布変化（フロック微粒子の重量による）を決定することによる、同じ本発明のフィルタの効率試験の結果を示す。
[316]実施例１の実験フィルタ１の結果と一致して、これらのデータは、測定されたマイクロプラスチック濾過効率が、Ｎａｐｐｅｒの論文に記載されている最高評価のマイクロプラスチックフィルタの７８％のマイクロプラスチック濾過効率よりも有意に良好であることを示している。実施例４の実験的フィルタは、最も効率的な従来の既知のマイクロプラスチックフィルタよりも少なくとも１２％高い測定されたマイクロプラスチック濾過効率を有する。
[317]したがって、従来のフィルタとは異なり、本明細書に記載のフィルタは、質量でマイクロプラスチックの９０％を超える濾過を含むマイクロプラスチック規制の厳しい要件を満たすことができる、著しく改善された濾過効率および性能を有する。
[318]本開示の装置、システム、および方法は、濾過される物質がフィルタ媒体上に「ケーキ」（例えば、粒子の蓄積）をもたらし、それがフィルタ媒体全体の圧力降下の増加をもたらす濾過用途において有益に利用され得る。本開示のいくつかの実施形態の濾過システムは、圧力降下を低減することができ、フラッディングまたは機器の損傷などの問題のリスクが低いフィルタ浄化の低減およびフィルタ流量の増加を可能にする。用途としては、マイクロプラスチックフィルタリング、ホールハウスフィルタ、グレーウォーターフィルタ、ボートフィルタ、化学プロセス濾過、ウォーターフィルタ、リサイクル目的のプラスチック樹脂濾過などが挙げられる。
[319]本明細書で使用される場合、特に明記しない限り、「または」という用語は、実行不可能な場合を除いて、要素のすべての可能な組み合わせを包含する。例えば、構成要素がＸまたはＹを含むと述べられている場合、特に明記しない限りまたは実行不可能でない限り、構成要素はＸ、またはＹ、またはＸおよびＹを含んでもよい。第２の例として、構成要素がＸ、Ｙ、またはＺを含むと述べられている場合、特に明記しない限りまたは実行不可能でない限り、構成要素はＸ、またはＹ、またはＺ、またはＸおよびＹ、またはＸおよびＺ、またはＸおよびＹおよびＺを含んでもよい。さらに、「ＸおよびＹのうちの１つ」または「ＸまたはＹのうちの１つ」という語句は、Ｘのうちの１つ、またはＹのうちの１つ、またはＸのうちの１つおよびＹのうちの１つを含むように最も広い意味でそれぞれ解釈されるものとする。
[320]図中のブロック図は、本開示の様々な例示的な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータハードウェア／ソフトウェア製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関して、概略図の各ブロックは、電子回路または電子制御ユニットなどのハードウェアを使用して実装され得る特定の算術演算または論理演算処理を表すことができる。ブロックはまた、指定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すことができる。コントローラは、そのような命令を実行するようにプログラムされてもよい。いくつかの実装形態では、ブロックに示されている機能は、図に示されている順序とは異なる順序で発生し得ることを理解されたい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、関連する機能に応じて、実質的に同時に実行または実装されてもよく、または２つのブロックが逆の順序で実行される場合もある。また、一部のブロックを省略してもよい。
[321]ブロック図の各ブロック、およびブロックの組み合わせは、指定された機能または動作を実行する専用ハードウェアベースのシステムによって、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実装され得ることも理解されたい。本開示の実施形態は、上記で説明され、添付の図面に示す正確な構造に限定されず、その範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を行うことができることが理解されよう。例えば、例は、マイクロプラスチック濾過の文脈で説明されているが、本開示の実施形態は、他の形態の物質輸送に適用可能であり得る。

Claims (265)

  1. 濾過装置であって、
    第１の開口部および第２の開口部と、
    前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かって延在する流体を受け取るための渦流フィルタであって、前記渦流フィルタが、前記第１の開口部を介して前記渦流フィルタに入る前記受け取った流体に渦流を生成するように構成され、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間の前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って前記渦流フィルタの側面から濾過された流体が出るように構成され、濾過された材料が、前記第２の開口部で前記渦流フィルタから実質的に出る、渦流フィルタと、
    を含む、濾過装置。
  2. 前記渦流フィルタが、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで連続的に延在する少なくとも１つのリブを含む、請求項１に記載の濾過装置。
  3. 前記少なくとも１つのリブが、前記渦流に懸濁した濾過された粒子を流路に沿って前記第２の開口部に導くように構成された前記流路を形成する、請求項２に記載の濾過装置。
  4. 前記流路が、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで実質的に連続している、請求項２または３に記載の濾過装置。
  5. 前記流路が、前記第２の開口部に向かう前記流路に沿った前記濾過された材料の流れを阻害しないように構成される、請求項３または４に記載の濾過装置。
  6. 前記少なくとも１つのリブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項２から５のいずれか一項に記載の濾過装置。
  7. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  8. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  9. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した前記濾過された材料中の固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の濾過装置。
  10. 前記第２の開口部に配置された収集ユニットをさらに含み、前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体を収集するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  11. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記濾過装置に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項１０に記載の濾過装置。
  12. 前記収集ユニットがデッドエンドフィルタを含み、前記デッドエンドフィルタが、
    前記流体から濾過された固体を捕捉するように構成された収集ユニットフィルタ媒体と、
    前記流体が流れることを可能にするように構成された収集ユニット出口と、
    を含む、請求項１０または１１のいずれか一項に記載の濾過装置。
  13. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の濾過装置。
  14. 前記渦流フィルタが、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  15. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の濾過装置。
  16. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の濾過装置。
  17. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  18. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  19. 前記渦流フィルタが、
    前記少なくとも１つのリブがリブ幅を有し、
    前記少なくとも１つのリブがリブ高さを有し、
    前記先細部が、前記少なくとも１つのリブの隣接する回転部の間にスロット高さを有し、
    前記渦流フィルタが螺旋高さを有し、
    前記渦流フィルタが螺旋ピッチを有し、
    前記スロット高さ、前記リブ幅、前記リブ高さ、前記螺旋高さ、および前記螺旋ピッチが、前記流体から前記リブに沿って前記第２の開口部に向かって濾過される粒子を案内するために、粒子流路に沿って渦流を生成するように構成されたリブ重なりを生成するように構成される、ように構成される、請求項２から１８のいずれか一項に記載の濾過装置。
  20. 前記渦流フィルタが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供するように構成される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  21. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項１から２０のいずれか一項に記載の濾過装置。
  22. 前記流体が液体である、請求項１から２１のいずれか一項に記載の濾過装置。
  23. 前記流体が気体である、請求項１から２１のいずれか一項に記載の濾過装置。
  24. 前記流体が、洗濯機排出流体または生体流体を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の濾過装置。
  25. ハウジングをさらに含み、前記フィルタ媒体が前記ハウジングに組み込まれている、請求項１から２４のいずれか一項に記載の濾過装置。
  26. 前記渦流フィルタを収容するように構成されたハウジングをさらに含み、前記フィルタ媒体が前記ハウジングと前記渦流フィルタとの間に締結される、請求項１から２４のいずれか一項に記載の濾過装置。
  27. 前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットをさらに含む、請求項１から２６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  28. 前記流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含む前記エンクロージャと、
    前記流体から濾過された粒子を収集するように構成され、前記エンクロージャから取り外し可能である粒子収集部材と、
    をさらに含む、請求項１から２７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  29. 前記粒子収集部材が取り外されたときに流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集部材が、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項２８に記載の濾過装置。
  30. 前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化するように構成された掻き取り機構をさらに含む、請求項１から２９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  31. 洗濯機からの排出流体を濾過するように構成される、請求項１から３０のいずれか一項に記載の濾過装置。
  32. 前記濾過装置が、前記排出流体からマイクロプラスチックを濾過するように構成される、請求項３１に記載の濾過装置。
  33. 前記濾過装置が、前記洗濯機が４負荷以上の洗濯物を完了した後に、前記排出流体から前記マイクロプラスチックの少なくとも７５％を濾過するように構成される、請求項３２に記載の濾過装置。
  34. 流体から固体を濾過するための方法であって、
    渦流フィルタを含む濾過装置を通って前記渦流フィルタに沿って第１の開口部から第２の開口部に流体を流すことであって、前記渦流フィルタが少なくとも１つのリブを含む、流体を流すことと、
    前記第１の開口部から前記第２の開口部まで前記少なくとも１つのリブに沿って粒子流路を流れる前記少なくとも１つのリブに沿って前記流体内に渦流を発生させることと、
    前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って前記流体を流すことによって前記流体から粒子を濾過することと、
    を含む方法。
  35. 前記粒子流路が、前記濾過された粒子を前記リブに沿って前記第２の開口部に向かって導く、請求項３４に記載の方法。
  36. 前記粒子流路が、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間で実質的に連続している、請求項３４または３５のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記粒子流路が、前記第２の開口部に向かう前記粒子流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成されている、請求項３４から３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記少なくとも１つのリブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項３４から３７のいずれか一項に記載の方法。
  39. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項３４から３８のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項３４から３９のいずれか一項に記載の方法。
  41. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項３４から４０のいずれか一項に記載の方法。
  42. 前記濾過された粒子を、前記第２の開口部に配置された収集ユニットに収集することをさらに含む、請求項３４から４１のいずれか一項に記載の方法。
  43. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記収集ユニットが、前記濾過された流体が前記収集ユニットを通って流れることを可能にするようにさらに構成される、請求項４２または４３に記載の方法。
  45. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む、請求項４２から４４のいずれか一項に記載の方法。
  46. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置を含む、請求項４２から４４のいずれか一項に記載の方法。
  47. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７０％を収集する、請求項４２から４６のいずれか一項に記載の方法。
  48. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７５％を収集する、請求項４２から４７のいずれか一項に記載の方法。
  49. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８０％を収集する、請求項４２から４８のいずれか一項に記載の方法。
  50. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８５％を収集する、請求項４２から４９のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９０％を収集する、請求項４２から５０のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９１％を収集する、請求項４２から５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９２％を収集する、請求項４２から５２のいずれか一項に記載の方法。
  54. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９３％を収集する、請求項４２から５３のいずれか一項に記載の方法。
  55. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９４％を収集する、請求項４２から５４のいずれか一項に記載の方法。
  56. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９５％を収集する、請求項４２から５５のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記渦流フィルタが、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項３４から５６のいずれか一項に記載の方法。
  58. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項３４から５７のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項３４から５８のいずれか一項に記載の方法。
  60. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項３４から５９のいずれか一項に記載の方法。
  61. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項３４から６０のいずれか一項に記載の方法。
  62. 前記渦流フィルタの前記外周の少なくとも一部を取り囲む前記フィルタ媒体を通して前記流体を流すことによって前記流体から粒子を濾過することが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む、請求項３４から６１のいずれか一項に記載の方法。
  63. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項３４から６２のいずれか一項に記載の方法。
  64. 前記流体が液体である、請求項３４から６３のいずれか一項に記載の方法。
  65. 前記流体が気体である、請求項３４から６３のいずれか一項に記載の方法。
  66. 前記流体が洗濯機排出流体を含む、請求項３４から６５のいずれか一項に記載の方法。
  67. 前記フィルタ媒体が、ハウジングによって前記渦流フィルタに締結される、請求項３４から６６のいずれか一項に記載の方法。
  68. 前記渦流フィルタが、前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む、請求項３４から６７のいずれか一項に記載の方法。
  69. 前記流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体を前記エンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に前記濾過装置を収容することと、
    前記濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、
    をさらに含む、請求項３４から６８のいずれか一項に記載の方法。
  70. 前記粒子収集ユニットが取り外されたときに流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集ユニットが、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項６９に記載の方法。
  71. 掻き取り機構を使用して前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化することをさらに含む、請求項３４から７０のいずれか一項に記載の方法。
  72. ５０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項３４から７１のいずれか一項に記載の方法。
  73. ７０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項３４から７２のいずれか一項に記載の方法。
  74. ９０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項３４から７３のいずれか一項に記載の方法。
  75. １２０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項３４から７４のいずれか一項に記載の方法。
  76. １４０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項３４から７５のいずれか一項に記載の方法。
  77. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する、請求項３４から７６のいずれか一項に記載の方法。
  78. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する、請求項３４から７７のいずれか一項に記載の方法。
  79. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する、請求項３４から７８のいずれか一項に記載の方法。
  80. 液体から粒子を濾過するための方法であって、
    渦流フィルタを含む濾過装置の第１の開口部に前記液体を供給することと、
    流体が流れる、減少する内部断面を有するリブを介して、前記渦流フィルタ内に渦流を生成することと、
    前記渦流中に懸濁した粒子を前記濾過装置の第２の開口部に向けて導くための流路を前記リブに沿って設けることと、
    前記流路に隣接するフィルタ媒体を通して濾過された流体を濾過することと、
    を含む方法。
  81. 前記流路が、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間で実質的に連続している、請求項８０に記載の方法。
  82. 前記流路が、前記第２の開口部に向かう前記流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成される、請求項８０または８１のいずれか一項に記載の方法。
  83. 前記リブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項８０から８２のいずれか一項に記載の方法。
  84. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項８０から８３のいずれか一項に記載の方法。
  85. 前記渦流フィルタが螺旋構成を有する、請求項８０から８４のいずれか一項に記載の方法。
  86. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  87. 前記濾過された粒子を、前記第２の開口部に配置された収集ユニットに収集することをさらに含む、請求項８０から８６のいずれか一項に記載の方法。
  88. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項８７に記載の方法。
  89. 前記収集ユニットが、前記濾過された流体が前記収集ユニットを通って流れることを可能にするようにさらに構成される、請求項８７または８８のいずれか一項に記載の方法。
  90. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む、請求項８７から８９のいずれか一項に記載の方法。
  91. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置を含む、請求項８７から９０のいずれか一項に記載の方法。
  92. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７０％を収集する、請求項８８から９１のいずれか一項に記載の方法。
  93. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７５％を収集する、請求項８８から９２のいずれか一項に記載の方法。
  94. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８０％を収集する、請求項８８から９３のいずれか一項に記載の方法。
  95. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８５％を収集する、請求項８８から９４のいずれか一項に記載の方法。
  96. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９０％を収集する、請求項８８から９５のいずれか一項に記載の方法。
  97. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９１％を収集する、請求項８８から９６のいずれか一項に記載の方法。
  98. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９２％を収集する、請求項８８から９７のいずれか一項に記載の方法。
  99. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９３％を収集する、請求項８８から９８のいずれか一項に記載の方法。
  100. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９４％を収集する、請求項８８から９９のいずれか一項に記載の方法。
  101. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９５％を収集する、請求項８８から１００のいずれか一項に記載の方法。
  102. 前記渦流フィルタが、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  103. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  104. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  105. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  106. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  107. 前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲む前記フィルタ媒体を通して前記流体を流すことによって前記流体から粒子を濾過することが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  108. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項８０から８５のいずれか一項に記載の方法。
  109. 前記流体が液体である、請求項８０から１０８のいずれか一項に記載の方法。
  110. 前記流体が気体である、請求項８０から１０８のいずれか一項に記載の方法。
  111. 前記流体が洗濯機排出流体を含む、請求項８０から１０８のいずれか一項に記載の方法。
  112. 前記フィルタ媒体が、ハウジングによって前記渦流フィルタに締結される、請求項８０から１１１のいずれか一項に記載の方法。
  113. 前記渦流フィルタが、前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む、請求項８０から１１２のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体を前記エンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に前記濾過装置を収容することと、
    前記濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、
    をさらに含む、請求項８０から１１３のいずれか一項に記載の方法。
  115. 前記粒子収集ユニットが取り外されたときに流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集ユニットが、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項１１４に記載の方法。
  116. 掻き取り機構を使用して前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化することをさらに含む、請求項８０から１１５のいずれか一項に記載の方法。
  117. ５０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項８０から１１６のいずれか一項に記載の方法。
  118. ７０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項８０から１１７のいずれか一項に記載の方法。
  119. ９０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項８０から１１８のいずれか一項に記載の方法。
  120. １２０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項８０から１１８のいずれか一項に記載の方法。
  121. １４０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項８０から１１８のいずれか一項に記載の方法。
  122. 前記固体がマイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する、請求項８０から１２１のいずれか一項に記載の方法。
  123. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する、請求項８０から１２１のいずれか一項に記載の方法。
  124. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する、請求項８０から１２１のいずれか一項に記載の方法。
  125. 濾過装置であって、
    第１の開口部と、第２の開口部と、リブと、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間のクロスフロー濾過領域と、を含む渦流フィルタと、
    終点を含む０．１～１０の範囲内の内部レーカ減速比β／αを有する先細螺旋コイルと、
    を含み、
    前記渦流フィルタが、前記第１の開口部を介して前記渦流フィルタに入る流体中に渦流を生成するように構成され、前記濾過された流体が前記クロスフロー濾過領域のフィルタ媒体を通って出るように構成され、
    前記渦流フィルタが、濾過された粒子が前記第２の開口部で実質的に前記渦流フィルタを出るように構成される、濾過装置。
  126. 前記リブが、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで連続的に延在する、請求項１２５に記載の濾過装置。
  127. 前記リブが、前記渦流に懸濁した濾過された粒子を流路に沿って前記第２の開口部に導くように構成された前記流路を形成する、請求項１２５または１２６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  128. 前記流路が、前記第１の開口部から前記第２の開口部まで実質的に連続している、請求項１２５から１２７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  129. 前記流路が、前記第２の開口部に向かう前記流路に沿った粒子の流れを阻害しないように構成される、請求項１２５から１２８のいずれか一項に記載の濾過装置。
  130. 前記リブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項１２５から１２９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  131. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項１２５から１３０のいずれか一項に記載の濾過装置。
  132. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項１２５から１３１のいずれか一項に記載の濾過装置。
  133. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項１２５から１３２のいずれか一項に記載の濾過装置。
  134. 前記第２の開口部に配置された収集ユニットをさらに含み、前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体を収集するように構成される、請求項１２５から１３３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  135. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記濾過装置に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項１３４に記載の濾過装置。
  136. 前記収集ユニットがデッドエンドフィルタを含み、前記デッドエンドフィルタが、
    前記流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体と、
    前記流体が流れることを可能にするように構成された収集ユニット出口と、
    を含む、請求項１３４または１３５に記載の濾過装置。
  137. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置である、請求項１３４から１３６のいずれか一項に記載の濾過装置。
  138. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７０％を収集する、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  139. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７５％を収集する、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  140. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８０％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  141. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８５％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  142. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９０％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  143. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９１％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  144. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９２％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  145. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９３％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  146. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９４％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  147. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９５％を収集するように構成される、請求項１３４から１３７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  148. 前記レーカ減少比β／αが、前記終点を含めて約１．０～１０．０の範囲にある、請求項１２５から１４７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  149. 前記レーカ減少比β／αが、前記終点を含めて約１．０～６．０の範囲にある、請求項１２５から１４７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  150. 前記レーカ減少比β／αが、前記終点を含めて約２．０～５．０の範囲にある、請求項１２５から１４７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  151. 前記レーカ減少比β／αが、前記終点を含めて約３．０～４．０の範囲にある、請求項１２５から１４７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  152. 前記渦流フィルタが、
    前記リブがリブ幅を有し、
    前記リブがリブ高さを有し、
    前記渦流フィルタが前記リブの隣接する回転部の間にスロット高さを有し、
    前記渦流フィルタが螺旋高さを有し、
    前記渦流フィルタが螺旋ピッチを有し、
    前記スロット高さ、リブ幅、リブ高さ、螺旋高さ、および螺旋ピッチが、前記流体から前記リブに沿って前記第２の開口部に向かって濾過される粒子を案内するために、前記渦流を生成するように構成されたリブ重なりを生成するように構成される、ように構成される、請求項１２５から１４７のいずれか一項に記載の濾過装置。
  153. 前記渦流フィルタが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供するように構成される、請求項１２５から１５２のいずれか一項に記載の濾過装置。
  154. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項１２５から１５３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  155. 前記流体が液体である、請求項１２５から１５３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  156. 前記流体が気体である、請求項１２５から１５３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  157. 前記流体が洗濯機排出流体を含む、請求項１２５から１５３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  158. ハウジングをさらに含み、前記フィルタ媒体が前記ハウジングに組み込まれている、請求項１２５から１５３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  159. 前記渦流フィルタを収容するように構成されたハウジングをさらに含み、前記フィルタ媒体が前記ハウジングと前記渦流フィルタとの間に締結される、請求項１２５から１５８のいずれか一項に記載の濾過装置。
  160. 前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットをさらに含む、請求項１２５から１５９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  161. 前記流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含む前記エンクロージャと、
    前記流体から濾過された粒子を収集するように構成され、前記エンクロージャから取り外し可能である粒子収集部材と、
    をさらに含む、請求項１２５から１５９のいずれか一項に記載の濾過装置。
  162. 前記粒子収集部材が取り外されたときに流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集部材が、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項１６１に記載の濾過装置。
  163. 前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化するように構成された掻き取り機構をさらに含む、請求項１２５から１６２のいずれか一項に記載の濾過装置。
  164. 流体から粒子を濾過するための方法であって、
    第１の開口部と、第２の開口部と、リブと、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間のクロスフロー濾過領域と、を含む渦流フィルタを提供することと、
    流体から濾過される粒子を含む前記流体を、５０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給することと、
    前記リブに沿って前記クロスフロー濾過領域の前記第１の開口部から前記第２の開口部への方向に粒子濾過経路内の前記流体中に渦流を生成することと、
    前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体を通って前記流体を流すことによって、前記粒子濾過経路に沿って前記流体から前記粒子を濾過することと、
    前記第２の開口部で前記渦流フィルタから前記濾過された粒子を除去することと、
    を含む方法。
  165. 前記粒子濾過経路が、前記濾過された粒子を前記リブに沿って前記第２の開口部の方に導く、請求項１６４に記載の方法。
  166. 前記粒子濾過経路が、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間で実質的に連続している、請求項１６４または１６５のいずれか一項に記載の方法。
  167. 前記粒子濾過経路が、前記粒子濾過経路に沿って前記第２の開口部に向かう粒子の流れを阻害しないように構成されている、請求項１６４から１６６のいずれか一項に記載の方法。
  168. 前記リブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項１６４から１６７のいずれか一項に記載の方法。
  169. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項１６７または１６８のいずれか一項に記載の方法。
  170. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項１６４から１６９のいずれか一項に記載の方法。
  171. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項１６４から１７０のいずれか一項に記載の方法。
  172. 前記濾過された粒子を、前記第２の開口部に配置された収集ユニットに収集することをさらに含む、請求項１６４から１７１のいずれか一項に記載の方法。
  173. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項１７２に記載の方法。
  174. 前記収集ユニットが、前記濾過された流体が前記収集ユニットを通って流れることを可能にするようにさらに構成される、請求項１７２または１７３のいずれか一項に記載の方法。
  175. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む、請求項１７２から１７４のいずれか一項に記載の方法。
  176. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置を含む、請求項１７２から１７５のいずれか一項に記載の方法。
  177. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７０％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  178. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７５％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  179. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８０％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  180. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８５％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  181. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９０％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  182. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９１％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  183. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９２％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  184. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９３％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  185. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９４％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  186. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９５％を収集する、請求項１７２から１７６のいずれか一項に記載の方法。
  187. 前記渦流フィルタが、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  188. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  189. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  190. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  191. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  192. 前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲む前記フィルタ媒体を通して前記流体を流すことによって前記流体から粒子を濾過することが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  193. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  194. 前記流体が液体である、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  195. 前記流体が気体である、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  196. 前記流体が洗濯機排出流体を含む、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  197. 前記フィルタ媒体が、ハウジングによって前記渦流フィルタに締結される、請求項１６４から１８６のいずれか一項に記載の方法。
  198. 前記渦流フィルタが、前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む、請求項１６４から１９７のいずれか一項に記載の方法。
  199. 前記流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された流体を前記エンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含むエンクロージャ内に前記濾過装置を収容することと、
    前記濾過された粒子を粒子収集ユニットに収集することと、
    をさらに含む、請求項１６４から１９８のいずれか一項に記載の方法。
  200. 前記粒子収集ユニットが取り外されたときに流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集ユニットが、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項１９９に記載の方法。
  201. 掻き取り機構を使用して前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化することをさらに含む、請求項１６４から２００のいずれか一項に記載の方法。
  202. ７０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  203. ９０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  204. １２０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  205. １４０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に前記流体を供給すること
    をさらに含む、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  206. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  207. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  208. 前記固体が、マイクロプラスチックを含み、前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定したとき、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する、請求項１６４から２０１のいずれか一項に記載の方法。
  209. 洗濯機排出流体からマイクロプラスチックを濾過するための方法であって、
    濾過装置の渦流フィルタの第１の開口部に前記洗濯機排出流体を提供することであって、先細螺旋コイルがリブを含み、前記リブが前記渦流フィルタの前記第１の開口部と第２の開口部との間で減少する内径を有する、前記洗濯機排出流体を提供することと、
    前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう方向の粒子濾過経路に沿って前記リブに沿って前記洗濯機排出流体中に渦流を生成することと、
    前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲むフィルタ媒体に前記洗濯機排出流体を流すことによって、前記粒子濾過経路に沿って前記洗濯機排出流体からマイクロプラスチックを濾過することと、
    前記第２の開口部で前記渦流フィルタから前記濾過されたマイクロプラスチックを除去することと、
    を含み、
    前記マイクロプラスチックを濾過することが、実施例１または実施例２のいずれかの方法を用いて測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８０％を超える量を濾過する、方法。
  210. 前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の８５％を超える量を濾過する、請求項２０９に記載の方法。
  211. 前記濾過することが、実施例１の方法を使用して測定した場合、１０ミクロンまで後濾過したときに、前記マイクロプラスチックの質量の９０％を超える量を濾過する、請求項２０９から２１０のいずれか一項に記載の方法。
  212. 前記粒子濾過経路が、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間で実質的に連続している、請求項２０９から２１１のいずれか一項に記載の方法。
  213. 前記粒子濾過経路が、前記粒子濾過経路に沿って前記第２の開口部に向かうマイクロプラスチックの流れを阻害しないように構成される、請求項２０９から２１２のいずれか一項に記載の方法。
  214. 前記リブが、減少する半径で前記第１の開口部から前記第２の開口部まで螺旋状になっている、請求項２０９から２１３のいずれか一項に記載の方法。
  215. 前記第１の開口部が、前記第２の開口部の断面積よりも大きい断面積を有する、請求項２０９から２１４のいずれか一項に記載の方法。
  216. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項２０９から２１５のいずれか一項に記載の方法。
  217. 前記フィルタ媒体が、前記流体中に懸濁した固体が前記フィルタ媒体を通過するのを阻止するように構成された多孔質材料を含む、請求項２０９から２１６のいずれか一項に記載の方法。
  218. 前記濾過されたマイクロプラスチックを、前記第２の開口部に配置された収集ユニットに収集することをさらに含む、請求項２０９から２１６のいずれか一項に記載の方法。
  219. 前記収集ユニットが、締結機構を介して前記第２の開口部に締結されるように構成された取り外し可能な収集ユニットを含む、請求項２１８に記載の方法。
  220. 前記収集ユニットが、前記濾過された洗濯機排出流体が前記収集ユニットを通って流れることを可能にするようにさらに構成される、請求項２１８または２１９のいずれか一項に記載の方法。
  221. 前記収集ユニットが、前記洗濯機排出流体から濾過された固体を捕捉するように構成されたさらなるフィルタ媒体を含むデッドエンドフィルタを含む、請求項２０９から２２０のいずれか一項に記載の方法。
  222. 前記収集ユニットが第２段階濾過装置を含む、請求項２０９から２２０のいずれか一項に記載の方法。
  223. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７０％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  224. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも７５％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  225. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８０％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  226. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも８５％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  227. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９０％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  228. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９１％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  229. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９２％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  230. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９３％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  231. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９４％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  232. 前記収集ユニットが、前記流体から濾過された固体の少なくとも９５％を収集する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  233. 前記渦流フィルタが、終点を含む約０．１～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  234. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～１０．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  235. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約１．０～６．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  236. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約２．０～５．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  237. 前記渦流フィルタが、前記終点を含む約３．０～４．０の範囲内のレーカ減少比β／αを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  238. 前記渦流フィルタの外周の少なくとも一部を取り囲む前記フィルタ媒体を通して前記洗濯機排出流体を流すことによって前記洗濯機排出流体から前記マイクロプラスチックを濾過することが、前記フィルタ媒体にわたってクロスフロー濾過領域を提供することを含む、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  239. 前記渦流フィルタが可変ピッチを有する、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  240. 前記フィルタ媒体が、ハウジングによって前記渦流フィルタに締結される、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  241. 前記渦流フィルタが、前記渦流フィルタを前記フィルタ媒体に対して封止するように構成されたガスケットを含む、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  242. 前記濾過装置を、前記洗濯機排出流体を前記第１の開口部に導くように構成された入口開口部と、濾過された洗濯機排出流体をエンクロージャから導くように構成された出口開口部と、を含む前記エンクロージャ内に収容することと、
    前記濾過されたマイクロプラスチックを粒子収集ユニットに収集することと、
    をさらに含む、請求項２０９から２２２のいずれか一項に記載の方法。
  243. 前記粒子収集ユニットが取り外されたときに洗濯機排出流体が前記エンクロージャ内に残るように、前記粒子収集ユニットが、前記エンクロージャから取り外されるように構成される、請求項２４２に記載の方法。
  244. 掻き取り機構を使用して前記渦流フィルタおよび前記フィルタ媒体を浄化することをさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  245. 前記洗濯機排出流体を５０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給すること
    をさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  246. 前記洗濯機排出流体を７０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給すること
    をさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  247. 前記洗濯機排出流体を９０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給すること
    をさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  248. 前記洗濯機排出流体を１２０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給すること
    をさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  249. 前記洗濯機排出流体を１４０ｃｍ／秒を超える流速で前記第１の開口部に供給すること
    をさらに含む、請求項２０９から２４３のいずれか一項に記載の方法。
  250. コントローラであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに通信可能に結合された記憶装置と、を含み、前記プロセッサが、前記記憶装置に記憶されたプログラムされた命令を実行して、
    フィルタを通る流体流のパラメータを決定し、
    前記パラメータに基づいて前記フィルタの掻き取り機構を動作させる、
    ように構成される、コントローラ。
  251. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項１から３３または１２５から１６３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  252. 前記先細コイルが実質的に円錐形である、請求項２５１に記載の濾過装置。
  253. 前記先細コイルが先細螺旋コイルを含む、請求項２５１または２５２に記載の濾過装置。
  254. 前記渦流フィルタが１つまたは複数の圧力調整機構を含む、請求項１から３３または１２５から１６３のいずれか一項に記載の濾過装置。
  255. 前記１つまたは複数の圧力調整機構が、前記渦流フィルタの内径から前記渦流フィルタの外径まで延在する少なくとも１つの圧力調整孔を含む、請求項２５４に記載の濾過装置。
  256. 前記少なくとも１つの圧力調整孔が直径を有し、前記入口から圧力をそらすことによって濾過システム内の背圧を緩和するのに十分な数で存在する、請求項２５５に記載の濾過装置。
  257. 前記少なくとも１つの圧力調整孔が、前記終点を含む０．０３インチ～０．１０インチの範囲の直径を有する、請求項２５５に記載の濾過装置。
  258. 前記圧力調整孔の数が、前記終点を含む５～１５の範囲内である、請求項２５５に記載の濾過装置。
  259. 前記圧力調整孔が少なくとも１つの圧力逃がし弁を含む、請求項２５５に記載の濾過装置。
  260. 前記濾過システム内の前記背圧が１～１０ｐｓｉの範囲の圧力に達すると、前記少なくとも１つの圧力逃がし弁が開く、請求項２５６に記載の濾過装置。
  261. 前記濾過システム内の前記背圧が、終点を含む２～５ｐｓｉの範囲の圧力に達すると、前記少なくとも１つの圧力逃がし弁が開く、請求項２６０に記載の濾過装置。
  262. 前記渦流フィルタが先細コイルを含む、請求項３４から１２４または１６４から２４９のいずれか一項に記載の方法。
  263. 前記先細コイルが先細螺旋構成を有する、請求項２６２に記載の方法。
  264. 前記先細コイルが実質的に円錐形である、請求項２６２または２６３に記載の方法。
  265. 前記先細コイルが先細螺旋コイルを含む、請求項２６２から２６４のいずれか一項に記載の方法。
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