JPH10504230A - ダイナミック濾過システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本ダイナミック濾過システムは、ハウジング内に配置された１つ以上の濾過要素（１４８）及び１つ以上の部材（１５１）を含むダイナミック濾過装置（１０１）を備えている。濾過要素及び部材は互いに差し挟まれ、互いに対して回転するよう配列されている。このダイナミック濾過装置は、好ましくは、優先ファウリングを防止するための１つ以上のメカニズム（１６３，２５３，２５１）を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 ダイナミック濾過システム 技術分野 本発明は、ダイナミック濾過装置に関し、特に、改良型のダイナミック濾過装 置及び濾過ユニットに関する。発明の背景 ダイナミック濾過装置は、典型的には、ハウジングを備えており、このハウジ ングは、１つ以上の部材を有する要素に隣接して配置された１つ以上の濾過要素 を有する濾過ユニットを含んでいる。典型的な具体的形態においては、濾過要素 と部材との間には相対運動、例えば回転運動が生ずる。濾過要素と部材とは色々 な適当な形状を有する。例えば、濾過ユニットがほぼ平坦な円板状の濾過要素の 積重体から成り、要素が、シャフトに結合されたほぼ平坦な回転円板ないしは部 材の積重体から成るものがある。回転円板は濾過要素間に差し込まれ、各濾過要 素と回転円板との間には一定の間隙が維持されている。回転円板は、好ましくは 、濾過要素に対して回転する。 典型的な具体的形態において、プロセス流体はプロセス流体入口からハウジン グ内に導入され、そして回転円板と濾過要素との間の間隙を通って流通する。プ ロセス流体がハウジング内にある間、濾過要素と部材との間の相対回転運動は維 持されることが好ましい。濾液（permeate）は濾過要素を通って流れ、濾液出口 を通ってハウジングから導き出される。プロセス流体の残り、すなわち残留物（ retentate）若しくは濃縮物（concentrate）は残留物／濃縮物出口を通ってハウ ジングから排出される。 部材と濾過要素の相対回転運動によって、部材と濾過要素との間の間隙内にお けるプロセス流体は濾過要素の表面を掃流となって流れる。こうして、異物が濾 過要素の表面に蓄積するのが防止され、濾過要素のファウリングや目詰りが減じ られる。これは、濾過要素の有効寿命を延ばすものである。発明の発案 幾つかの具体的形態において、ポンプその他の加圧機構は、ダイナミック濾過 システムのプロセス流体側をシステム圧力Ｐ_sに加圧するために用いられている 。このシステム圧力Ｐ_sは、典型的には、濾過要素の上流側に加えられる一定の 圧力である。プロセス流体側の圧力も、濾過要素と部材との間の相対回転運動に より影響が及ぼされる。プロセス流体側の圧力は次式により概算される。 回転がない場合の膜内外圧力（transmembrane pressure）Ｐ_tmは、単に、Ｐ_s −Ｐ_aである（Ｐ_aは濾液出口圧力）。部材と濾過要素との間に相対回転運動があ る場合には、その相対回転運動は膜内外圧力の付加的な成分を生じさせる。膜内 外圧力は、例えば、濾液弁が開く程度、流体の密度、流体の粘度、内側半径及び 外側半径のような濾過要素の寸法、流量係数、膜の透過度及び基体（substrate ）の透過度を含むフィルタの内部又は周囲のあらゆる流れ制限メカニズム（例え ば溝や導管の寸法）、及び／又は、他の透過度変更メカニズムに依存する、とい う膜内外圧力の単純なモデルを作ることができる。 膜内外圧力の一般式における特定の定数は、種々の濾過要素の形状や外形につ いて算出され得る。例えば、幅ＷでピッチＬの矩形溝、及び、内側半径Ｒ_i、外 側半径Ｒ_oを有する溝付きＤ字状フィルタについて、膜内外圧力の近似値を算出 することができる。濾液側の流れ抵抗が濾液出口での値に完全に依存すると仮定 した場合、膜内外圧力の単純なモデルを誘導することができる。濾液側の流れ抵 抗が、濾液弁が開放されている時にゼロ、濾液弁が閉鎖されている時に無限であ るとすると、溝付きＤ字状濾過要素に沿う所定の径方向位置についての膜内外圧 力は、次式で概算され得る。 上記計算における重要な結果は、濾液弁が完全に又は部分的に閉鎖されている 場合、或は、濾液の流れが相当に制限されている場合に、膜内外圧力は内側半径 部で負となる、ということである。プロセス流体側の圧力は、半径が大きくなる につれて二次関数的に増加する。濾液弁が閉じられている状態で、濾過要素の濾 液側の圧力は、プロセス流体側における外側半径部での圧力と内側半径部での圧 力の平均に等しい。濾液弁が閉じられている状態で、内側半径部での膜内外圧力 は外側半径部での膜内外圧力に対して負となる。 この具体的形態において、最大の負圧は濾過要素の最も内側の径方向位置とな る。内側内内径部分から外側内径部分に外方に進むにつれて、膜内外圧力がゼロ となり且つプロセス流体側の圧力が濾液側の圧力と等しくなる径方向位置（「ク ロスオーバ点」と称する）がある。クロスオーバ点から内側半径部へと向う方向 においては、内側の径方向位置に達するまで、負の膜内外圧力が増加する。クロ スオーバ点から外側半径部へと向う方向においては、外側の径方向位置に達する まで、正の膜内外圧力が増加する。クロスオーバ点となる径方向位置は、膜内外 圧力をゼロに設定しｒを解くことにより、色々なフィルタ形状に対して算出でき る。濾液弁が遮断されている場合に関しては、クロスオーバ点は単に、 である。 上述の圧力不平衡の結果として、濾過要素の外側部分（すなわち、クロスオー バ点から外側半径Ｒ_oの点までの部分）でのフィルタを通って流れる濾液は、フ ィルタを通って、濾過要素の内側部分（すなわち、クロスオーバ点から内側半径 Ｒ_iの点までの部分）でのプロセス流体側に再循環する。濾過要素の内側部分と 外側部分との間での多量の再循環流れは、外側半径部に沿ってフィルタをファウ リング（fouling：汚損）するよう機能する。従って、内側半径部に沿って生ず るプロセス流体側の圧力を濾液側の圧力が越えるよう、濾液出口弁が完全に又は 部分的に閉鎖された際における濾過要素の内側半径部分に背圧損傷を防止する手 段、及び／又は、濾過要素の外側部分でのファウリングを防止する手段が問題と なる。 濾過要素のファウリングは、プロセス流体が濾材を通って流れるので、濾材上 に固相の物質が付着することによって生ずる。濾材を通るプロセス流体の流量は 膜内外圧力により左右され、従ってその流量は、円板回転速度が増加し径方向位 置の径が大きくなるにつれて増加する。しかしながら、膜のファウリングは、外 側半径部でのより大きな剪断による流量の増加よりもゆっくりと進んでいく。濾 過要素と部材との間の相対回転運動は、剛体であるかの如く旋回する流体のかた まりと濾過要素との間の剪断層を生ずる。剪断層は流体内の粒子に上昇力を与え る。 膜内外圧力は流体とその流体内の粒子を膜の方に動かす。膜内外圧力が大きく なればなるほど、より高速で流体と粒子とは膜の方に移動される。膜の近傍での 剪断は粒子のみに上昇力を与える。そして、その上昇力は、粒子を膜から離れる 方向に移動させる傾向がある。粒子が大きくなればなるほど、或は、剪断力が大 きくなればなるほど、より大きな上昇力が生ずる。その結果として、膜の方向に 粒子を移動させている膜内外圧力と、膜から離れる方向に粒子を移動させている 上昇力ないしは剪断力との間で部分的な平衡状態を形成する。しかし、外側半径 部での多量の流量が大きな剪断を越えている限り、ファウリングは生じる。ファ ウリングは外側半径部で始まり、内方に進む。しかしながら、幾つかのダイナミ ック濾過装置、例えば差込み式の部材を有していない回転フィルタ等においては 、優先ファウリング（preferential fouling）が内側半径部に沿って生ずる。 流れは半径の増加に伴って、例えばｒ²に比例して増加する。この増加は、ｒ² よりも低い率で増加する剪断力により部分的に平衡される。例えば、幾つかの用 途において、剪断は３／２の率で増加するのみである。よって、膜を通る流れは 半径の二乗で増加するが、剪断力の部分的な平衡により、膜のファウリングは、 半径が大きくなるにつれて、より低速で増加することとなる。従って、ダイナミ ック濾過装置における膜の優先ファウリング（外側半径部に部分的に沿うもの） を防止するための装置と方法が必要とされる。 濾過要素の内側半径部と外側半径部の両方の優先ファウリングを含む優先ファ ウリングは、濾過要素を通る流れ及び／又は透過度を調節することを含む種々の 手段ないしはメカニズムにより検討されている。幾つかの具体的形態においては 、優先ファウリングの位置及び／又は量を決定するために実験を行うことが望ま しい。これにより、優先ファウリングを減じ或は回避するために、濾過要素の異 なる部分を通る流体の流れ及び透過度が調節される。また、幾つかの具体的形態 においては、優先ファウリングが回避或は低減されることを実証するために、調 節された濾過要素を再実験することが望ましい。濾過要素の再実験の後、必要な 再調節が行われる。更に、優先ファウリングを最少にすると共に濾液の流れを最 大にするために、優先ファウリングを防止する流れ削減量及び／又は最小の透過 度を決定することが望ましい。 このように、従来一般の円板型ダイナミック濾過装置が非常に効果的なもので あることは分っているが、猶、幾つかの問題点を有している。例えば、従来一般 の円板型ダイナミック濾過装置は、当該濾過装置の１つ以上の部位、特に外周不 部分或は外側の環状リングに沿って、優先ファウリングが表れる。更に、従来一 般の円板型ダイナミック濾過装置は、外側半径部での大きな圧力がシステム全圧 のごく数パーセントであるように高いシステム圧を必要とすることがある。加え て、多くのダイナミック濾過システムにおける濾過要素は、ダイナミック濾過始 動処理により、永久的にファウリングされるようになることがある。 流れ制限手段を全く設けず清浄な膜を用いて全速運転を行う場合の問題点は、 大きな膜内外圧力により濾過要素の外周部の流量が多くなるという点にある。１ つ以上の流れ制限手段が用いられない限り、この多量の流量により始動時に永久 的なファウリングが生ずるおそれがある。発明の概要 本発明の主目的は、上記問題点を解決若しくは最少化するダイナミック濾過装 置を提供することにある。別の目的としては、（１）永久的なファウリングを最 少化する所定の始動処理を有する濾過ユニットを提供すること、（２）濾過プロ セスの条件に適合するよう広範な材料を用い且つダイナミック濾過装置の機能を 損なうことなく非類似の材料を受け入れることのできるダイナミック濾過装置を 提供すること、（３）膜全体にほぼ一様なファウリングを有する濾過ユニットを 提供すること、（４）ダイナミック濾過システムの始動を制御すること、（５） 背圧状況を制御すること、（６）濾過要素の色々な領域を通る流れを制御できる 構造及びプロセスを備えること、がある。 従って、本発明によるダイナミック濾過装置は、プロセス流体入口と濾液出口 とを有するハウジングを備えている。ハウジング内には濾過ユニットが配置され ており、この濾過ユニットは複数の濾過要素を備えている。また、ハウジング内 には或る部材が配置されており、この部材は濾過要素の少なくとも一つと対向し ている。この部材と濾過要素は、濾過要素のファウリングを抑制するように、互 いに対して相対的に回転するよう配置されている。濾過要素は、プロセス流体入 口と連通する上流側面（upstream side）と、濾液出口と通ずる下流側面（down- stream side）とを有している。各濾過要素は、当該濾過要素の優先ファウリン グを防止するための流体流れを制限するメカニズムないしは手段を備えている。 本発明は、ダイナミック濾過装置を含むものであって、このダイナミック濾過 装置は、 プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 ハウジング内に配置された濾過要素であって、プロセス流体入口と連通する上 流側面と、濾液出口と連通する下流側面とを有し、且つ、該濾過要素の優先ファ ウリングを防止するよう流体流れを制限するメカニズムを有する濾過要素、及び 、 ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、を備えており、前記 部材と前記濾過要素とは、該濾過要素のファウリングを抑制するように、互いに 対して回転するよう配置されている。 更に、本発明は、 プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 ハウジング内に配置された濾過要素であって、プロセス流体入口と連通する上 流側面と、濾液出口と連通する下流側面とを有し、且つ、該濾過要素の優先ファ ウリングを防止するよう複数の環状領域における流体流れを調整するメカニズム を有する濾過要素、及び、 ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、を備えており、前記 部材と前記濾過要素とが、該濾過要素のファウリングを抑制するように、互いに 対して回転するよう配置されているダイナミック濾過装置を含むものである。 更にまた、本ダイナミック濾過装置は、 プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 ハウジング内に配置された濾過要素であって、プロセス流体入口と連通する上 流側面と、濾液流路を介して濾液出口と連通する下流側面とを有し、且つ、該濾 過要素の優先ファウリングを防止するよう、複数の環状領域における流体流れを 調整するために濾液流路において、濾過要素内に配置された透過要素を含んでい る濾過要素、及び、 ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、を備えており、前記 部材と前記濾過要素とは、該濾過要素のファウリングを抑制するように、互いに 対して回転するよう配置されているものもある。 また、本ダイナミック濾過装置は、 プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 ハウジング内に配置された濾過要素であって、プロセス流体入口と連通する上 流側面と、濾液流路を介して濾液出口と連通する下流側面とを有する濾過要素、 ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材であって、前記濾過要 素のファウリングを抑制するように、該濾過要素に対して相対的に回転するよう 配置されている部材、及び、 濾過要素の優先ファウリングを防止するよう、該濾過要素を通る濾液の流れを 調整するために濾液流路内に配置された手段、 を備えるものもある。 更に、本発明は、ダイナミック濾過装置を使用する方法を含むものであって、 この方法は、 所定の速度で濾過要素に対して部材を回転させることと、 次いで、濾液が流れることが許容される割合を増加させることと、 を備えるものである。 本発明は、請求の範囲を用いて特定されるものであるが、請求の範囲の請求項 は、代表的なものであり、本発明が本明細書に開示された装置及び方法を何等の 制限もなくコンビネーション又はサブコンビネーションで含むものとする、こと を制限するものではない。従って、請求の範囲からの或は本明細書からの１つ以 上の要素を色々なコンビネーション又はサブコンビネーションで組み合わせた発 明を特定するための多数の種々の組合せが存在する。図面の簡単な説明 図１は、本発明によるダイナミック濾過システムの概略図である。 図２は、図１のダイナミック濾過装置の一実施形態を示す部分縦断面図である 。 図３は、図１のダイナミック濾過装置における濾過ユニットの一実施形態を示 す部分縦断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦 断面図及び平面図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示 す縦断面図及び平面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示 す縦断面図及び平面図である。 図１２は、本発明による濾過要素の一実施形態を示す縦断面図である。 図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示 す縦断面図及び平面図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ、本発明による濾過要素の一実施形態を示 す縦断面図及び平面図である。実施形態の説明 図１に示すように、本発明のダイナミック濾過システムは、ダイナミック濾過 装置１０１と、プロセス流体供給装置１０２と、残留物回収装置１０３と、濾液 回収装置１０４とを備えている。ダイナミック濾過装置１０１は、概略的に述べ るならば、プロセス流体入口１０６と、残留物出口１０７と、濾液出口１０８と を有するハウジング１０５を備えている。ダイナミック濾過装置１０１は、ハウ ジング内において互いに差し挟まれ且つ互いに対して回転するよう配列された１ つ以上の濾過要素及び１つ以上の部材を備えている。 プロセス流体供給装置１０２は、ダイナミック濾過装置１０１のプロセス流体 入口１０６に接続され、この装置１０２は、供給ライン１１２を介してプロセス 流体入口１０６に接続されたプロセス流体用のタンク、バットその他の容器１１ １を備えている。また、プロセス流体供給装置１０２はポンプ装置１１３を備え 、 このポンプ装置１１３は、容器１１１からダイナミック濾過装置１０１にプロセ ス流体を移送するための供給ライン１１２内における容積式ポンプから構成でき る。また、圧力センサ１１４がプロセス流体供給装置１０２に設けられてもよい 。 また、プロセス流体供給装置１０２は、バッファ流体のバッファタンク、バッ トその他の容器２１１を備えてるのがよく、この容器２１１は、供給ライン１１ ２を介してプロセス流体入口１０６に接続される。また、ポンプ装置１１３は、 容器２１１からダイナミック濾過装置１０１にバッファ溶液を移送することがで きる。 別の実施形態においては、プロセス流体とバッファ溶液は、ポンプ装置１１３ に加えて或はその代りとして、適当な加圧供給源及び／又は流れ制御装置から供 給される。更に、プロセス流体供給装置は、供給ラインからダイナミック濾過装 置のプロセス流体入口へのプロセス流体及び／又はバッファ溶液の流れを制御す るために、１つ以上の制御弁２１９，２２０及び／又は流量計２２２を備えても よい。 残留物回収装置１０３は、ダイナミック濾過装置１０１の残留物出口１０７に 接続されている。ダイナミック濾過システムが再循環システムであり、ダイナミ ック濾過装置１０１を通してプロセス流体を繰り返して流通させるよう設計され ている場合、残留物回収装置１０３は、残留物出口１０７からプロセス流体容器 １１１に延びる残留物戻りライン１１６を備えるとよい。弁１１９Ａと弁１１９ Ｂが残留物戻りライン１１６に接続されてもよい。これらの弁１１９は、残留物 の流れを調整し、及び／又は、残留物を別個独立の残留物容器に導き、及び／又 は、残留物をダイナミック濾過システムから導き出すことができる。また、残留 物回収装置１０３はポンプ装置１１７を備えるのがよく、このポンプ装置１１７ は、ダイナミック濾過装置１０１からプロセス流体容器１１１に残留物を移送す るための容積式ポンプを備えるものとすることができる。或はまた、残留物回収 装置は、ポンプ装置に加えて或はポンプ装置に代えて、残留物戻りラインに接続 された圧力センサ１１８、１つ以上の制御弁及び流量計２２３を備えてもよい。 濾液回収装置１０４は、ダイナミック濾過装置１０１の濾液出口１０８に接続 され、濾液出口１０８から濾液容器１２３に延びる濾液回収ライン１２２を備え ている。１つ以上の弁１２４Ａ，１２４Ｂが、ダイナミック濾過装置から濾液を 導出するために、濾液回収ライン１２２に接続されるとよい。更に、圧力センサ １２５，１２７が濾液回収装置１０４に設けられることも好ましい。 濾液回収装置は、ダイナミック濾過装置から濾液を抽出するために、濾液回収 ライン１２２に接続されたポンプ装置を備えるのがよい。例えば、定容積ポンプ 又はその他の装置が、ダイナミック濾過装置１０１の濾過要素の全面にわたりほ ぼ一定の流束（flux）を得るために用いられるとよく、これは、連続的な或は長 時間の運転において有用となる。濾過要素全体にわたる膜内外圧力は、始めに最 小とされ、後に、濾過要素が徐々にファウリングするにつれて超過運転時間を増 加させることができる。或はまた、濾液回収装置１０４は、ポンプ装置に加えて 或はまたポンプ装置に代えて、濾液ラインに接続された１つ以上の制御弁１２４ Ａ，１２４Ｂ及び流量計２２１を備えるのがよい。 好適な実施形態において、濾過要素と円板部材との間の相対運動は、シャフト １３４に接続されたモータ装置１３３を備える回転ユニット１３２により作り出 される。 ダイナミック濾過システムの制御を可能とするために、コントローラが要素の 各々に、任意に接続されるのがよい。幾つかの実施形態においては、コントロー ラは必要とされず、及び／又は、制御機能はオペレータの手動により得られる。 コントローラが設けられている場合、そのコントローラは、例えば、離散的論理 、フィードバック制御システム、マイクロコントローラ、或は、マイクロプロセ ッサやデジタル・シーケンス・コントローラのようなその他の処理装置を含むデ ジタル及び／又はアナログの制御装置を含むものがよい。 更に、ダイナミック濾過システムは、他のサブシステム、例えば、ロータリシ ールを含むバリア流体シール装置、殺菌及び／又は清浄化装置、熱交換装置、ダ イナミック濾過装置を移動させる移送装置等を含むように、色々と形成され得る ものである。 図２に明示するように、本実施形態のダイナミック濾過装置１０１は、ハウジ ング１０５と、１つ以上の濾過要素１４８を含む好ましくは静的な（固定型の） 濾過ユニット１４７と、中心シャフト１３４に取り付けられ濾過要素１４８が差 し挟まれる１つ以上の部材（好ましくは円板形状の部材）１５１を有する回転ユ ニット１３２とを備えているのが好適である。また、バリアシール１３５が設け られてもよい。これは、特に、図２のように入口が、同軸の出口に近接している 場合に有用である。 ダイナミック濾過装置は、回転ハウジングに取り付けられた濾過要素１４８と 、回転シャフト１３４に取り付けられた部材とから成るもの、或は、静的な又は 回転可能なシャフトに取り付けられた濾過要素１４８と、静的な又は回転可能な ハウジングに取り付けられた部材とから成るものとしてもよい。濾過要素１４８ が回転ハウジングに取り付けられている場合、膜内外圧力を部分的に平衡させて 優先ファウリングを実質的に防止するために、濾過要素１４８上に径方向の背圧 差を生じさせるよう濾液に発生された遠心力を用いることが望ましい。幾つかの 実施形態において、１つ以上のオリフィスが、優先ファウリングを防止するため に流れを制御し利用することができるよう、濾液出口流路に設けられてもよい。 好適な一実施形態においては、部材１５１のみが回転し、濾過要素１４８は不 動状態に保たれる。部材１５１を中央の回転シャフト１３４に取り付け、且つ、 静的な濾過要素１４８を用いることによって、回転ユニット１３２の構成及びハ ウジング１０５とのそのインタフェースが簡略化される。しかしながら、別の付 加的な要素及び／又は工程が、優先ファウリングを減じ或は回避するのに必要と されてもよい。 ハウジング１０５は色々な形態に形成され得る。例えば、ハウジング１０５は ほぼ円筒形状であることが好ましく、残留量を最小とするように濾過ユニット１ ４７を形作ったり、種々のシール装置を容易に適用できるよう濾過ユニット１４ ７を形作らなかったりすることができる。プロセス流体入口、残留物出口及び濾 液出口は、ハウジング１０５の適当な位置に配置することができる。例えば、プ ロセス流体入口は、ハウジングの一側に設けられた一連のポートから成るものと し、残留物出口は、ハウジング１０５の他側に設けられた一連のポートから成る ものとすることができる。流体の流れは種々の形にされ得る。例えば、流体の流 れがシャフト１３４に沿って或はシャフト１３４を貫通して導かれる場合、プロ セス流体入口又は残留物出口は、シャフト１３４を収容するハウジング１０５の 側に設けられた開口部から成るものとすることができる。濾液出口１０８は、ハ ウジング１０５と濾過ユニット１４７との間の適当な接合部に配置されることが 好ましい。 濾過要素１４８と接していない回転部材の側にて、ハウジング内にプロセス流 体を導入するよう、ダイナミック濾過装置を形成することは、例えば図２に示す ように、回転ユニットの上部で又は回転ユニットの底部で、濾過要素１４８のフ ァウリングを減じることができる。この態様において、プロセス流体は、回転部 材から径方向外方に進み、次いで反転し、濾過要素とプレート１６１との間に戻 る。こうして、濾過要素１４８がプロセス流体を受ける前に、プロセス流体はフ ルスピードで回転する。 図３に示す実施形態において、各濾過要素１４８は、相当に剛性のあるプレー ト１６１と、このプレート１６１に取り付けられた少なくとも１枚のフィルタ１ ６２、好ましくはプレート１６１の両側にそれぞれ取り付けられた２枚のフィル タ１６２とから成る。また、多孔性の基体２５０が剛性プレート１６１と各フィ ルタ１６２との間に取り付けられるとよい。 図３に示す実施形態において、濾過要素１４８はホルダ１６７に脱着可能に取 り付けられている。ホルダは色々な機能を果たすものである。例えば、ホルダは 、積重ね形状に濾過要素１４８を支持する、濾過ユニット１４７をハウジングに 固定する、濾過要素１４８を互いに適正な間隔に維持する、及び／又は、濾過要 素１４８から濾液出口への濾液の導出を可能とする、等の機能を果たす。 プレート１６１は、十分な構造上の完全性を与えプロセス流体に対して適合性 のある適当な剛性材料、例えばポリマー、金属、セラミックス及び／又はガラス 等から成るのがよい。例えば、プレート１６１は、ナイロン及び／又はポリスル ホンのような剛性のある高分子材料から成るのがよい。更に、プレート１６１は 、一体型のメタルサポートや高分子材料内に分散された延伸グラスファイバのよ うな補強材が含まれてもよい。この補強材は構造上の完全性を更に向上させる。 また、補強材は、温度や吸湿性によるプレート１６１の膨張を抑制することによ って、寸法的な安定性を与える。濾液は流路１６３によりフィルタ１６２から排 出される。流路１６３は、貫通孔、溝（プレート１６１に形成されたＶ字状、矩 形 及び／又は不規則形状の周方向及び／又は径方向の溝を含む）と、フィルタ１６ ２とプレート１６１との間に配置された基体材料とを含んでいる。幾つかの実施 形態においては、１片以上の透過性材料が、流路１６３の透過度を変えるために 流路に配置される。更に、プレート１６１における流路１６３は、フィルタ１６ ２上の背圧を最小とし且つ膜内外圧力を平衡させるような形態とされるのがよい 。更にまた、プレート１６１の面及び縁部は、フィルタ１６２の取付けを容易に するために平滑であるとよい。 プレート１６１は色々な形状とすることができる。例えば、プレート１６１は 、１本以上の径方向の溝ないしは流路１６３と流体的に連通する１本以上の周方 向の溝を備えてもよい。或はまた、特定のフィルタ１６２及び／又は基体２５０ と適合できるならば、いかなるプレート構造１６１をも用いることができる。勿 論、プレート１６１は径方向や同心円的な溝に限られず、粗い面、円滑な面、メ ッシュ状の面、方形格子状の面、菱形の面、三角形の面、及び／又は、濾液の排 出が可能なその他の形付け面や非形付け面（non-contoured surface）等のいか なる表面形状をも含むものである。 濾過ユニット１４７におけるフィルタ１６２の各々は、プロセス流体と通ずる 上流側面と、濾液と通ずる下流側面とを備え、従って、ハウジングを２つのチャ ンバに仕切っている。一方のチャンバはプロセス流体を内包し、他方のチャンバ は濾液を内包する。各フィルタ１６２は、プレート１６１の少なくとも１つの表 面に取り付けられた適当な多孔性濾材、例えば焼結金属粒状体のような多孔性金 属媒体、多孔性セラミック媒体も多孔性高分子媒体、繊維媒体及び／又は織布或 は不織布の多孔性膜等から成るものがよい。フィルタ１６２の孔の寸法や分布は 、特定の用途の条件に適合するように選択される。フィルタ１６２は、ヒートシ ール、溶接、ソルベント又は接着剤等の適当な方法でプレート１６１の表面に取 り付けられる。 本発明によれば、優先ファウリングが防止或は抑制されるよう濾過要素１４８ を通る流れを調節するために、各濾過要素１４８の透過度を変化させることとし ている。幾つかの実施形態において、濾過要素１４８の透過度は、濾過要素１４ ８の径方向ファウリング特性に実質的に適合されている。他の実施形態において 、 濾過要素１４８の透過度の線形的な及び／又は段階的な調節は、優先ファウリン グを実質的に防止するのに十分である。濾過要素１４８の透過度を変化させるた めに、フィルタ１６２、基体２５０及び／又はプレート１６１の透過度を変える ことが好ましい。 フィルタ及び／又は基体の透過度は、厚さ、実体積率及び／又は孔サイズを調 節することにより変えることができる。実体積率とは全体積に対する固体材料の 割合をいう。フィルタ１６２及び／又は基体２５０の透過度は、例えば、透過度 を径方向に変えることにより変更できる。径方向に変化する透過度は、一定厚さ のフィルタ１６２及び／又は基体２５０でも、可変厚さのフィルタ１６２及び／ 又は基体２５０でも得られる。フィルタ１６２及び／又は基体２５０の孔サイズ 及び／又は実体積率は、特定の用途の条件に適合するよう選択され、濾過要素１ ４８の表面全体にわたり径方向にグレード分けされてもよい。一実施形態におい ては、半径の増加に伴って実体積率も増加するのが望ましい。 基体２５０は、例えば、繊維シートを含むミクロ又はマクロの多孔性の織布シ ート又は不織布シートを備えるものがよい。基体２５０及び／又はフィルタ１６ ２は、セラミック、金属（例えば焼結金属）及び／又は高分子材料を含む多孔性 材料である。一実施形態においては、基体２５０はフィルタ１６２を支持するこ とができ、濾液を排出することができる。基体２５０が用いられる場合、その基 体２５０はプレート１６１とフィルタ１６２との間に配置されるのが好適である 。 径方向にグレード分けされたフィルタ１６２及び／又は基体２５０は種々の形 態とされ得る。例えば、圧延ファイバメタルやナイロン膜のようなフィルタ１６ ２は、目の粗いメッシュのような１層以上の裏材料で裏打ちされるとよい。フィ ルタ１６２及び裏材料は、目の粗いメッシュが濾液の排出を可能とするようプレ ート１６１上に配置される。幾つかの実施形態において、メッシュ及び／又はメ ッシュ・フィルタ組立体を圧延することが望ましい。同じ数又は異なる数の層の 材料を有する別の領域が、異なる高さ或は同じ高さに圧延されてもよい。より大 きな実体積率を有するように外側部分を圧延し或は外側部分に１つ以上の付加的 な層を加えることにより、透過度が径方向にグレード分けされたフィルタ１６２ 及び／又は基体２５０を形成することができる。例えば、ファイバメタルの裏材 料又は基体材料のような金属製のファイバ及び／又は裏材料が用いられる場合、 孔サイズ及び／又は実体積率が径方向に徐々に変化する濾過要素１４８を提供す るよう、１層以上の裏材料を異なる厚さ或は同じ厚さにカレンダ仕上げすること が望ましい。或はまた、径方向にグレード分けされた透過度は、径方向にグレー ド分けされた多孔構造を有するフィルタ１６２を組み合わせることによっても得 られる。プレート１６１の透過度は、例えば、流路１６３の寸法を変えること、 流路１６３に透過性材料を設けること、及び／又は、濾過要素１４８の濾液側の 面上の背圧を調節することにより流路１６３の透過度を調節することによって、 変えることができる。同心円的な流路、径方向の流路或はその他の流路１６３が 用いられる場合、溝、チャネルその他の流路１６３の深さ、幅、断面形状及び／ 又はその他の寸法が変えられ、濾過要素１４８の種々の領域にわたる流体の流れ を調節するようになっている。色々なサイズのオリフィス、細管及び／又は多孔 性要素を含むその他の流れ制限装置が、濾過要素１４８の透過度を変えるために 、プレート１６１における流路１６３内に組み込まれてもよい。このような流れ 制限装置は、プレート１６１内に成型、機械加工、エッチング、挿入により形成 され、及び／又は、化学的蒸着及び電着を含む適当な堆積技術を用いてプレート １６１上に堆積される。色々な流路１６３又は溝は、種々の透過度を有する材料 を含んでもよい。この方法においては、プレート１６１の流路１６３は、フィル タ１６２上の背圧を最小にし旦つ膜内外圧力を平衡させるよう、形作られるとよ い。 図４Ａ及び図４Ｂに示す実施形態において、貫通孔２５１が、プレート１６１ の各チャネル２７５と、プレート１６１を貫通し濾液出口１０８に導かれる径方 向の導管２７６との間に形成されている。この貫通孔２５１は、周方向の溝から 径方向の導管内への流体の流れを制限するのに適した断面形状を有する。更に、 貫通孔は、単一の線に沿って配置されても、グループ化されても、或は、濾過要 素１４８全体に分散されてもよい。更に、膜に沿って透過度を変えるべく、貫通 孔２５１の直径を調節することが望ましい。一実施形態において、濾過要素１４ ８の外側部分に向う貫通孔２５１は、透過度が濾過要素に沿って径方向に変化す るよう、濾過要素１４８の内側部分での貫通孔２５１よりも小さな直径となって いる。貫通孔２５１は、どのような形状でもよく、また、優先ファウリングが実 質的に防止されるようなフィルタ１６２のファウリングに極めて適合した方法で 、或は線形的に、或は段階的な方法で濾過要素１４８全体にわたり径方向に変化 する径方向面積又は断面積を有するようにしてもよい。 図５Ａ及び図５Ｂに示すように、単一の周方向の溝に沿って可変サイズ又は固 定サイズとなっている１つ以上の貫通孔２５１を備えることが望ましい。例えば 、内側の周方向の溝は、外側の周方向の溝よりも多くの貫通孔２５１を有すると よい。更に、透過度を変える場合に更なる融通性を提供するよう、種々の周方向 溝と関連される貫通孔２５１のサイズを変えることが望ましい。貫通孔２５１の サイズは、一般的なオリフィス及び／又は細管の圧力降下式を用いて決定するこ とができる。幾つかの実施形態においては、濾過要素１４８の内側部分に配置さ れた大きな貫通孔２５１の第１領域と、濾過要素１４８の外側部分に配置された 小さな貫通孔２５１の第２領域のみを有するだけで十分である。 図６Ａ及び図６Ｂに示す実施形態においては、複数の周方向チャネルが、例え ば、径方向のチャネルセクション２７７により互いに接続されており、このチャ ネルセクション２７７は、１つ以上の貫通孔２５１を介して導管２７６と連通し ている。一実施形態において、複数の周方向の溝が、径方向のチャネルセクショ ン２７７における１つの貫通孔２５１と流体的に連通している。図示実施形態に おいて、複数群の周方向溝は、それぞれ、複数の径方向チャネルセクション２７ ７と連通している。１つ以上のバリアリブ２７１が径方向チャネルを横切って延 び、隣合う径方向チャネルセクション２７７間を区切っている。バリアリブ２７ １は色々な形状とすることができる。例えば、バリアリブ２７１は、溝２７５よ りも幅広とし且つ深くすることができる。更に、バリアリブ２７１は、濾過要素 １４８全面にわたって径方向に等間隔にも不均等な間隔にも配置することができ る。バリアリブ２７１が等間隔に配置されない場合、濾過要素１４８の透過度を 一層均等に調節するために、バリアリブ２７１は、濾過要素１４８の径方向外側 部分の方向においては、濾過要素１４８の径方向内側部分の方向におけるよりも 、狭い間隔で配置されることが好ましい。優先ファウリングを防止するために、 外周部分では細かいレベルの調節が要求される。 貫通孔２５１に係る問題点として、色々な環状領域間の相対的な流れの制限の ために貫通孔２５１の直径を細かく調節する必要がある、ということがある。幾 つかの実施形態において、プレート１６１の構成、及び／又は、成型や機械加工 のような貫通孔２５１の形成方法は、濾過要素１４８全面にわたる透過度を調節 するのに所望のレベルの制御性及び信頼性を提供することができない。従って、 例えば溝等の流路１６３、導管及び／又は貫通孔２５１に透過性の膜２７０を設 けることが望ましく、及び／又は、例えば貫通孔２５１を選択的にメッキするこ とにより、貫通孔２５１の直径を変えることが望ましい。 また、多孔性要素が、濾過要素１４８の流路１６３に関連して或は流路１６３ を変える代りに、濾過要素１４８の透過度を変更するのに用いられてもよい。例 えば、図４〜図６に示す実施形態においては、１つ以上の要素２７０が貫通孔２ ５１内に挿入されている。要素２７０は、多孔性金属（焼結金属粒状体等）、セ ラミック、及び／又は、高分子の織布材料又は不織布材料、その他の透過性対象 物のような多孔性材料を含むよう色々と形成され得るものである。好適な実施形 態において、色々な径方向の位置で貫通孔２５１内に挿入された要素２７０は、 優先ファウリングを減ずるよう種々の透過度を有する。要素２７０は、貫通孔２ ５１に関連して、或は、貫通孔２５１の直径を変える代りに、用いられることも できる。 他の形状も可能であり、それは、径方向の導管及び／又は周方向の溝に透過性 材料を配置するというものを含んでいる。図７Ａ及び図７Ｂに示す実施形態にお いて、可変透過度及び／又は可変厚さを有する要素２５３が、濾過要素１４８内 の径方向導管に配置されている。図７Ａ及び図７Ｂに示す実施形態において、貫 通孔２５１は溝を径方向導管に接続している。しかし、周方向の溝と導管との間 を流体的に連通する他のあらゆる適当なメカニズムないしは手段でも、可変透過 度を有する膜がそれらの間に配置されている場合には、十分である。 一定厚さの膜の場合、その膜は可変透過度を有するのがよい。これは、連続的 に或は不連続に膜の透過度を変えることにより達成される。図８Ａ及び図８Ｂに 示す実施形態において、フィルタ１６２の透過度は段階的に変えられており、例 えば４段階となっている。一実施形態において、４つの透過性セクション２５４ 〜２５７の各々は異なる透過度を有している。 幾つかの実施形態においては、濾過要素１４８全面にわたって透過度を変える よう溝の形状を定めることが望ましい。例えば、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０Ａ、 図１０Ｂに示すように、周方向の溝の高さ及び／又は幅が１つ以上の位置で変え られてもよい。周方向の溝の高さ及び／又は幅は、周方向溝の全体を横切って変 えられても、或は、導管に隣接して配置された周方向溝の部分でのみ、変えられ てもよい。例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、流れ制限メカニズム２ ５２が、適当な位置、例えば導管に隣接する位置にて、周方向の溝内に組み込ま れてもよい。幾つかの実施形態において、流れ制限メカニズムはオリフィス又は 細管をなす。 周方向の溝の１つ以上の部位における高さ及び／又は幅を変えることに係る問 題点としては、異なる環状領域間の相対的な流れ制限が、流路１６３の高さ及び ／又は幅の非常に細かい調整、及び／又は、他の流れ制限メカニズムの非常に細 かい調整を必要する、というものがある。従って、プレート１６１の１つ以上の 部分に１層以上の材料を堆積させ、及び／又は、プレート１６１の一部分をエッ チングすることが望ましい。図１２に示す実施形態において、流れ制限装置が、 周知の技術を用いる電着や化学的蒸着等の適当な堆積技術により、堆積形成され ている。プレート１６１の一部をエッチングし及び／又はそこに堆積を行うこと とし、その他の部分については、堆積もエッチングも殆ど或は全く行わないよう にするためには、マスキング作業が必要とされる。この方法においては、濾過要 素１４８の透過度全体を細かく制御することができる。 濾過要素１４８の透過度は、フィルタ１６２及び／又は基体２５０の透過度を 変えることにより、変更され得る。例えば、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１４Ａ、 図１４Ｂの実施形態に示すように、基体２５０及び／又はフィルタ１６２は、一 定の透過度及び可変の透過度、及び／又は、一定厚さ又は可変厚さを有するよう 形成されている。図１４Ａ及び図１４Ｂは、基体２５０及び／又はフィルタ１６ ２が径方向にグレード分けされた透過度と実質的に一定の厚さを有するという実 施形態を示している。また、他の実施形態では、基体２５０の透過度を径方向に 変えるよう用いられてもよい。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す実施形態に おいて、例えば一定の透過度を有する基体２５０及び／又はフィルタ１６２が用 いられ、基体２５０及び／又はフィルタ１６２の厚さが濾過要素１４８の透過度 を径方向に変えるよう変化されている。基体２５０及び／又はフィルタ１６２の 厚さ・透過度は、濾過要素１４８に沿う環状領域がほぼ同時にファウリングする よう、濾過要素１４８のファウリングメカニズムと調和される。外周部に沿って フィルタ１６２及び／又は基体２５０の厚さ及び／又は透過度を増加させること により、濾過要素１４８の優先ファウリングは最小とされ、或は防止され得る。 他の実施形態では色々な形状とすることができる。例えば、一定厚さ及び／又は 可変厚さのプレート１６１が、一定厚さ及び／又は可変厚さの基体２５０及び／ 又はフィルタ１６２と共に用いられ得る。更に、フィルタ１６２、基体２５０及 び／又はプレート１６１の厚さは、線形的に、段階的に、指数関数的に、或は、 濾過要素１４８のファウリング特性に極めて適合した方法で、変えられてもよい 。 フィルタ１６２及び／又は基体２５０において段階的な透過度の調整が行われ ている場合、色々な透過度を有する１つ以上の環状領域が設けられてもよい。図 １３Ａ及び図１３Ｂに示す実施形態において、それぞれ透過度の異なる４つの環 状領域が設けられている。異なる透過度は、異なる厚さのフィルタ１６２及び／ 又は基体２５０を用いることで得られる。しかし、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す ように、一定の厚さのフィルタ１６２及び／又は基体２５０を用いることもでき る。段階的な領域は、内側部分では大きく、外側部分では小さい。例えば、１６ インチ（４０．６４ｃｍ）径の要素に対しては、外側部分の段階領域は０．１〜 ２．０インチ、好ましくは０．３〜１．０インチ、より好ましくは約０．５イン チである。内側部分では、段階領域は０．５〜６インチ、好ましくは１．０〜３ インチ、より好ましくは約２インチである。 図１３Ａ及び図１４Ａに示す実施形態において、基体２５０及び／又はフィル タ１６２は、単一の要素又は異なる要素とされ得る。異なる要素が用いられる場 合、環状の円板のような複数の要素が形成され、これらの要素が一体的な基体２ ５０及び／又はフィルタ１６２を形成するよう互いに結合されるのが望ましい。 幾つかの実施形態において、透過度を変えるために、樹脂、その他の材料が基 体２５０及び／又はフィルタ１６２の色々な部分に含浸される。例えば、フィル タ１６２及び／又は基体２５０の透過度は、製造プロセスにおいて、及び／又は 、 膜を故意にファウリング及び／又は含浸することにより運転中において、故意に 変えられてもよい。濾過要素１４８の外周部での多量の流れにより、最初に、濾 過要素１４８の外側部分でファウリング及び／又は含浸現象が生ずる。かくして 、更なるファウリングが濾過要素１４８に沿って均等に生ずるよう膜内外圧力を 実質的に平衡させる所定のレベルに、フィルタ１６２及び／又は基体２５０を故 意にファウリング及び／又は含浸させることができる。 フィルタ１６２及び／又は基体２５０を運転中に故意にファウリングしようと する場合、除去可能な粒子層が濾過要素１４８上に蓄積されるよう、運転速度よ りも低速で運転することが望ましい。幾つかの実施形態において、所定のファウ リング層が、安定点に達するまで蓄積される。フィルタ１６２及び／又は基体２ ５０のファウリングは、濾過要素１４８の外側部分でより多く生じ、濾過要素１ ４８の内側部分では少ない。このファウリングが生じたならば、フィルタ１６２ 及び／又は基体２５０の透過度は優先ファウリングを防止するのに実質的に適合 されたものとなる。 更に、濾液弁が閉じられている際に部材１５１を運転速度まで完全に戻すこと は好ましくない。これは、濾過要素１４８が、再循環流れによるファウリングを 受けるおそれがあり、及び／又は、背圧による損傷を受けるおそれがあるからで ある。従って、典型的な始動手続きでは、濾液弁が完全に或は部分的に閉鎖され た状態で濾過要素がファウリング或は損傷を受けるようになる１つ以上の相対回 転運動臨界レベルを決定する。そして、この始動手続きは、相対回転運動を、濾 液弁のあらゆる所定位置についての臨界値よりも低く制限する。 臨界回転レベルは、円板の直径、プロセス流体の種類、その他、背圧や剪断の レベルに影響を与える要因により左右される。例えば、１４−２２”インチの部 材については、濾液弁の開放が開始される前において、濾過要素１４８と部材１ ５１との間の相対回転運動を例えば４００〜８００ｒｐｍに制限することが望ま しい。このレベルで、典型的には、濾過要素１４８の方に流れるプロセス流体（ 粒子を含む）の動きを相殺する或る程度の上昇を開始するのに、粒子に作用する 十分な剪断力がある。この暫定的な平衡状態となったならば、相対回転運動を運 転速度に増速し、１つ以上の連続的な或は不連続なステップで濾液弁を開放す ることができる。幾つかの実施形態において、平衡状態となったならば、相対回 転運動と濾液弁の開放との間の比を維持することが望ましい。一実施形態におい て、回転速度と濾液弁は、約６００ｒｐｍ、１１００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍで 、３段階に開放される。 本発明を具現化した代表的なダイナミック濾過装置を示したが、勿論、本発明 は上記実施形態に限定されないことは理解されよう。種々の変更が当業者により 、特に前記教示内容を考慮してなされうる。従って、請求の範囲は、本発明の特 徴を有する或は本発明の真の精神及び範囲を包含する前記変更形態をカバーする ものである。例えば、前述した実施形態の各々は、単独でも、他の実施形態との 組合せでも利用できる。更に、濾過要素、基体及び流路は図示実施形態のものに 限られず、異なるサイズや形状、更には本明細書における実施形態で示された１ つ以上の構成要素を省略したものもカバーするものである。更にまた、本明細書 で示した装置及び方法は、濾過要素のあらゆる領域における透過度を変えるため に適用され、また、濾過要素の内側部分及び／又は外側部分の両方で透過度を減 じることも包含するよう適用され得るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ハーウィッツ， マーク， エフ. アメリカ合衆国 ニュー ヨーク州 イシ カ スナイダーヒル ロード 345 (72)発明者 フェンディヤ， トーマス， ジェイ. アメリカ合衆国 ニュー ヨーク州 ホー マー ノース メイン ストリート 137 (72)発明者 アレックス， トニー アメリカ合衆国 ニュー ヨーク州 マー リック セシリー ドライヴ 1418 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 前記ハウジング内に配置された濾過要素であって、前記プロセス流体入口と連 通する上流側面と、前記濾液出口と連通する下流側面とを有し、且つ、該濾過要 素の優先ファウリングを防止するよう流体流れを制限するメカニズムを有する前 記濾過要素、及び、 前記ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、 を備えており、前記部材と前記濾過要素とが、フィルタのファウリングを抑制す るように、互いに対して回転するよう配置されている、ダイナミック濾過装置。 ２．プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 前記ハウジング内に配置された濾過要素であって、前記プロセス流体入口と連 通する上流側面と、前記濾液出口と連通する下流側面とを有し、且つ、該濾過要 素の優先ファウリングを防止するよう複数の環状領域における流体流れを調整す るメカニズムを有する前記濾過要素、及び、 前記ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、 を備えており、前記部材と前記濾過要素とが、フィルタのファウリングを抑制す るように、互いに対して回転するよう配置されている、ダイナミック濾過装置。 ３．プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 前記ハウジング内に配置された濾過要素であって、前記プロセス流体入口と連 通する上流側面と、濾液流路を介して前記濾液出口と連通する下流側面とを有し 、且つ、該濾過要素の優先ファウリングを防止するよう、複数の環状領域におけ る流体流れを調整するために前記濾液流路において前記濾過要素内に配置された 透過性要素を含んでいる濾過要素、及び、 前記ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材、 を備えており、前記部材と前記濾過要素とが、フィルタのファウリングを抑制す るように、互いに対して回転するよう配置されている、ダイナミック濾過装置。 ４．プロセス流体入口と濾液出口とを有するハウジング、 前記ハウジング内に配置された濾過要素であって、前記プロセス流体入口と連 通する上流側面と、濾液流路を介して前記濾液出口と連通する下流側面とを有す る前記濾過要素、 前記ハウジング内で前記濾過要素と対向して配置された部材であって、フィル タのファウリングを抑制するように、前記濾過要素に対して相対的に回転するよ う配置されている前記部材、及び、 前記濾過要素の優先ファウリングを防止するよう、該濾過要素を通る濾液の流 れを調整するために前記濾液流路内に配置された手段、 を備えるダイナミック濾過装置。 ５．前記濾過要素がプレートを含み、前記メカニズムが前記プレートに配置さ れたオリフィスを含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミッ ク濾過装置。 ６．前記濾過要素がプレートを含み、前記メカニズムが前記プレートに配置さ れた細管を含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過 装置。 ７．前記濾過要素がプレートを含み、前記メカニズムが前記プレートにおける 同心円の溝の寸法を変えることを含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記 載のダイナミック濾過装置。 ８．前記濾過要素がプレートを含み、前記メカニズムが、第１及び第２の環状 領域と、第１及び第２の流れ制限メカニズムを含んでおり、前記第１の環状領域 が前記第１の流れ制限メカニズムと流体的に連通し、前記第２の環状領域が前記 第２の流れ制限メカニズムと流体的に連通している、請求項１〜４のいずれか１ 項に記載のダイナミック濾過装置。 ９．前記第１の流れ制限メカニズムが第１の貫通孔を含み、前記第２の流れ制 限メカニズムが第２の貫通孔を含んでいる、請求項８に記載のダイナミック濾過 装置。 １０．前記濾過要素がフィルタを含み、前記メカニズムが前記濾過要素における 前記フィルタの透過度を変えることを含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項 に記載のダイナミック濾過装置。 １１．前記濾過要素が基体を含み、前記メカニズムが前記濾過要素における前記 基体の透過度を変えることを含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の ダイナミック濾過装置。 １２．各濾過要素が複数の周方向の溝を有する環状領域を含んでいる、請求項１ 〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過装置。 １３．前記フィルタを通る流体流れが段階的態様で変化され、複数のステップを 含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過装置。 １４．前記ステップの数は少なくとも４つである、請求項１３に記載のダイナミ ック濾過装置。 １５．透過性セクションを含んでおり、前記フィルタを通る流体流れが前記透過 性セクションにより変えられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミ ック濾過装置。 １６．前記濾過要素が１本以上の濾液チャネルを含み、前記透過性セクションが 前記濾液チャネル内に配置されている、請求項１５に記載のダイナミック濾過装 置。 １７．前記濾過要素を通って径方向に延びる濾液チャネルを含んでいる、請求項 １〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過装置。 １８．前記濾液チャネル内に透過性セクションが連続的に配置されている、請求 項１７に記載のダイナミック濾過装置。 １９．異なる透過度を有する複数の透過性セクションを含んでおり、前記フィル タを通る流体流れが前記異なる透過度に応じて変化される、請求項１〜４のいず れか１項に記載のダイナミック濾過装置。 ２０．前記濾過要素がプレートを含み、前記プレート内に濾液チャネルが配置さ れている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過装置。 ２１．前記メカニズムは、前記濾過要素の前記部材に対する回転が所定値よりも 大きくなった後のみに濾液の流通を可能とするコントローラを含んでいる、請求 項１〜４のいずれか１項に記載のダイナミック濾過装置。 ２２．所定の速度で濾過要素に対して部材を回転させ、 次いで、濾液が流される割合を増加させること、 から成るダイナミック濾過装置を運転する方法。 ２３．濾液が流れる割合を増加させることは、部材と濾過要素との間の相対的な 回転に比例して濾液流量を増加させることを含んでいる、請求項２２に記載の方 法。 ２４．濾液が流れる割合を増加させることは、部材と濾過要素との間の相対的な 回転の速度に応じて複数の連続的なステップ又は不連続のステップで濾液流量を 増加させることを含んでいる、請求項２２に記載の方法。 ２５．濾液が流れる割合を増加させることは、部材と濾過要素との間の相対的な 回転の任意の所定速度に対しての臨界値を下回る濾液流量を維持するよう、濾液 流量を増加させることを含んでいる、請求項２２に記載の方法。