(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボルトにより連結された２つの規格ボルト留めフランジ連結部と、
前記２つの規格ボルト留めフランジ連結部の間でシールされる少なくとも１つのウェーハ形状中空繊維モジュールと
を備える配管系であって、前記ウェーハ形状中空繊維モジュールは、
開端部および閉端部を有する円筒状ハウジングであり、前記閉端部は第１のシール表面および入口ポートを有する、円筒状ハウジングと、
前記円筒状ハウジングを貫通する少なくとも１つの側部ポートと、
前記開端部に接合される端部キャップであり、第２のシール表面および出口ポートを有する端部キャップと、
複数の中空繊維を備える、前記円筒状ハウジング内の膜マットのスタックと、
前記スタックの前記膜マットを互いに接合し、同時に前記円筒状ハウジングの前記閉端部に前記スタックの一方の端部を接合し、前記端部キャップに前記スタックの他方の端部を接合し、それにより前記ハウジング内において内部チャンバおよび少なくとも１つの外部チャンバを画成する、ポッティング材料であり、前記入口ポートおよび前記出口ポートは、前記内部チャンバと連通状態にある、ポッティング材料と
を備える、配管系。
【請求項２】
前記配管系は、
前記円筒状ハウジングの直径により画定されるハウジング直径と、
前記ボルト留めフランジ連結部の中心から前記ボルトのそれぞれの中心までの直径により画定されるボルト穴中心径と、
各ボルト穴によって画定されるボルト穴径と
をさらに有し、前記ハウジング直径は、前記ボルト穴中心径と前記ボルト穴径との差異に近似する、請求項１に記載の配管系。
【請求項３】
前記ハウジング直径は、前記ボルト穴中心径と前記ボルト穴径との差異よりも小さい、請求項２に記載の配管系。
【請求項４】
前記ボルト留めフランジ連結部の１つに対して第１のシール表面をシールする第１のシールであって、前記第１のシール表面は、前記円筒状ハウジングにより画定される第１の外側半径と、前記入口ポートにより画定される第１の内側半径とを有し、前記第１の外側半径と前記第１の内側半径との差異は、少なくとも０．１インチである、第１のシールと、
他方のボルト留めフランジ連結部に対して第２のシール表面をシールする第２のシールであって、前記第２のシール表面は、前記端部キャップにより画定される第２の外側半径と、前記出口ポートにより画定される第２の内側半径とを有し、前記第２の外側半径と前記第２の内側半径との差異は、少なくとも０．１インチである、第２のシールと
をさらに備える、請求項１に記載の配管系。
【請求項５】
前記２つの規格ボルト留めフランジ連結部は、パイプ、ダクト、チューブ、または任意の導管である導管に直列で連結される、請求項１に記載の配管系。
【請求項６】
前記ウェーハ形状中空繊維モジュールの前記内部チャンバは、前記２つの規格ボルト留めフランジ連結部の間において、１０リットル／分のガス流量にて１．５ｐｓｉ未満の圧力降下を生じさせ、前記内部チャンバは、４インチの直径を有する、請求項１に記載の配管系。
【請求項７】
開端部および閉端部を有する円筒状ハウジングであって、前記閉端部は第１のシール表面および入口ポートを有し、前記第１のシール表面は、前記円筒状ハウジングにより画定される第１の外側半径と、前記入口ポートにより画定される第１の内側半径とを有し、前記第１の外側半径と前記第１の内側半径との差異は、少なくとも０．１インチである、円筒状ハウジングと、
前記円筒状ハウジングを貫通する少なくとも１つの側部ポートと、
前記開端部に接合される端部キャップであり、第２のシール表面および出口ポートを有し、前記第２のシール表面は、前記端部キャップにより画定される第２の外側半径と、前記出口ポートにより画定される第２の内側半径とを有し、前記第２の外側半径と前記第２の内側半径との差異は、少なくとも０．１インチである、端部キャップと、
複数の中空繊維膜を備える、前記円筒状ハウジング内の膜マットのスタックと、
前記スタックの前記膜マットを互いに接合し、同時に前記円筒状ハウジングの前記閉端部に前記スタックの一方の端部を接合し、前記端部キャップに前記スタックの他方の端部を接合し、それにより前記ハウジング内において内部チャンバおよび少なくとも１つの外部チャンバを画成する、ポッティング材料であって、前記入口ポートおよび前記出口ポートは、前記内部チャンバと連通状態にある、ポッティング材料と
を備える、ウェーハ形状中空繊維モジュールであって、
それにより、複数のボルトにより共に連結される２つの規格ボルト留めフランジ連結部により導管と直列で機能するように適合化される、ウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項８】
前記円筒状ハウジングの直径により画定されるハウジング直径と、
前記ボルト留めフランジ連結部の中心から前記ボルトのそれぞれの中心までの直径により画定されるボルト穴中心径と、
各ボルト穴によって画定されるボルト穴径と
をさらに有し、前記ハウジング直径は、前記ボルト穴中心径と前記ボルト穴径との差異に近似する、請求項７に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項９】
前記ハウジング直径は、前記ボルト穴中心径と前記ボルト穴径との差異に等しい、請求項８に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項１０】
膜マットの前記スタックは、前記ハウジング内に位置決めされ、前記膜マットはそれぞれ、前記ハウジングの長手方向軸に対して実質的に垂直に積層され、
膜マットの前記スタックは、前記膜マットのそれぞれの周囲端部が、その下方の前記膜マットの前記周囲端部に整列されるように、積層され、
膜マットの前記スタックは、積層され前記ハウジング内に挿入される際に、前記マットの前記周囲端部と前記ハウジングとの間に頭隙が形成されるように、前記円筒状ハウジングよりも小さく寸法設定され、
前記中空繊維は、前記内部チャンバから前記ポッティング材料を通り前記外部チャンバ内に延在する、請求項７に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項１１】
１つの前記側部ポートおよび１つの前記外部チャンバを有し、
前記１つの外部チャンバは、前記内部チャンバを連続的に囲んで、前記１つの側部ポートが前記１つの外部チャンバと連通状態になるのを可能にし、
前記円筒状ハウジングは、円筒状内部形状を有する、請求項８に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項１２】
前記円筒状ハウジングの両側部上の２つの側部ポートと、
ガスが前記膜コンタクタ中で一掃されるのを可能にする、前記ポッティング材料により分離される２つの外部チャンバと
を備え、
前記側部ポートの１つが、前記外部チャンバの１つと連通し、他方の側部ポートが、他方の外部チャンバと連通し、
前記円筒状ハウジングは、ダブル「Ｄ」形状を有する、請求項７に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項１３】
前記モジュールは、単独で、または、端部間連結により積層された複数のかかるモジュールの中の１つとして使用されるように適合化される、請求項７に記載のウェーハ形状中空繊維モジュール。
【請求項１４】
流体流の処理方法であって、
少なくとも１つのウェーハ形状中空繊維モジュールを用意するステップであり、前記少なくとも１つのウェーハ形状中空繊維モジュールは、
開端部および閉端部を有する円筒状ハウジングであり、前記閉端部は第１のシール表面および入口ポートを有する、円筒状ハウジングと、
前記円筒状ハウジングを貫通する少なくとも１つの側部ポートと、
前記開端部に接合される端部キャップであり、第２のシール表面および出口ポートを有する端部キャップと、
複数の中空繊維膜を備える、前記円筒状ハウジング内の膜マットのスタックと、
前記膜マットを互いに接合し、同時に前記円筒状ハウジングの前記閉端部に前記スタックの一方の端部を接合し、前記端部キャップに前記スタックの他方の端部を接合し、それにより前記ハウジング内において内部チャンバおよび少なくとも１つの外部チャンバを画成する、ポッティング材料であり、前記入口ポートおよび前記出口ポートは、前記内部チャンバと連通状態にある、ポッティング材料と
を備える、ステップと、
新規のまたは既存の配管系中に２つの規格ボルト留めフランジ連結部の間に前記ウェーハ形状中空繊維モジュールを設置するステップと、
前記ウェーハ形状中空繊維モジュールの前記側部ポートに第１の流体ラインを連結するステップと、
前記新規のまたは既存の配管系に第２の流体ラインを連結するステップであり、前記第２の流体ラインは、前記規格ボルト留めフランジ連結部に連結された導管により前記ウェーハ形状中空繊維モジュールの前記内部チャンバと連通する、ステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
ウェーハ形状中空繊維モジュールの作製方法であって、
円筒状ハウジング内に前記円筒状ハウジングの開端部を介して中空繊維を備える膜マットのスタックを挿入するステップと、
第２のシール表面および出口ポートを備える端部キャップに前記開端部を接合するステップであり、前記ハウジングは、第１のシール表面および入口ポートを備える閉端部と、前記閉端部と前記開端部との間に少なくとも１つの側部ポートとを有する、ステップと、
前記側部ポートを塞ぐステップと、
前記円筒状ハウジングの長手方向中心を通る軸を中心としてある速度で前記ウェーハ形状中空繊維モジュールをスピンさせるステップと、
スピニングの際に前記ウェーハ形状中空繊維モジュールをある温度まで加熱して、前記ポッティング材料の粘度を下げ、前記ポッティング材料の硬化を容易にするステップと、
前記入口ポートまたは前記出口ポート内に境界流体を挿入するステップであり、前記スピニングにより、前記境界流体が前記円筒状ハウジングの壁部の周囲に環状境界または部分環状境界を形成し、前記中空繊維部材の端部を開いた状態に維持する、ステップと、
前記入口ポートまたは前記出口ポート内にポッティング材料を挿入するステップであり、前記スピニングにより、前記ポッティング材料が前記環状境界に対して環状リングまたは部分環状リングを形成し、前記境界流体は、前記ポッティング材料に対して不活性であり、前記ポッティング材料よりも高密度である、ステップと、
前記ポッティング材料が硬化されるまで前記ウェーハ形状モジュールをスピンさせ続け、それにより前記膜マットを互いに接合し、同時に前記閉端部に前記スタックの一方の端部を接合し、前記端部キャップに前記スタックの他方の端部を接合し、それにより前記ハウジング内で内部チャンバと少なくとも１つの外部チャンバとを画成するステップと、
前記側部ポートを開口し、前記境界流体を排出するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年６月５日に出願された米国仮出願第６１／０５９，０５４号の利益を主張するものである。
【０００２】
本出願は、中空繊維モジュールに関し、詳細には、新規のまたは既存の配管系において直列使用するためのウェーハ形状中空繊維モジュールと、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
中空繊維膜コンタクタは、混入ガスの液体からの除去、液体からの気泡除去、液体のろ過、およびガスの液体への付加を含む（しかしそれらに限定されない）、多数の目的に対して使用し得る。膜コンタクタは、多数の様々な用途において使用することができ、例えば、中空繊維膜コンタクタは、水の直列型ｐＨ調節について使用することが可能である。
【０００４】
細長い円筒状中空繊維膜コンタクタについての現行の設計は、ポッティング材料からなる対向する環状リング中に埋め込まれた中空繊維マットを含み、中空繊維部材の端部が、開口している。さらに、これらの埋め込まれたマットは、中空繊維部材の主軸に沿って細長い円筒状ハウジング内に挿入されて、デバイスを形成する。この現行の設計は有効であるが、１つまたは複数の課題または問題を有し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現行の設計が有し得る１つの問題は、このハウジングによって、パイプ、チューブ、ダクト、等々の新規のもしくは既存の配管系との直列でのモジュールの容易な設置、交換、または維持が、可能にならない場合がある点である。現行の設計が有し得るもう１つの問題は、このデバイスを通して流体を移動させることに伴う圧力降下量である。
【０００６】
新規のまたは既存の配管系において直列使用するためのウェーハ形状中空繊維モジュールの本発明の少なくとも１つの実施形態は、これらの問題の１つまたは複数に対処するように設計される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも１つの実施形態が、配管系において直列使用するためのウェーハ形状中空繊維モジュールを備える。この実施形態においては、配管系は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部と、これらの２つの規格ボルト留めフランジ連結部の間にシールされる少なくとも１つのウェーハ形状中空繊維モジュールとを備える。少なくとも１つの実施形態においては、ウェーハ形状中空繊維モジュールは、開端部と、入口ポートを有する第１のシール表面を有する閉端部と、を有する円筒状ハウジング、円筒状ハウジングを貫通する少なくとも１つの側部ポート、出口ポートを有する第２のシール表面を有し開端部に接合される端部キャップ、複数の中空繊維を備える円筒状ハウジング内の膜マットのスタック、ならびに、膜マットを互いに接合し、同時に円筒状ハウジングの閉端部にスタックの一方の端部を接合し、端部キャップにスタックの他方の端部を接合し、それによりハウジング内において内部チャンバおよび少なくとも１つの外部チャンバを画成するポッティング材料であり、入口ポートおよび出口ポートが内部チャンバと連通状態にある、ポッティング材料を備える。
【０００８】
本発明を例示するために、図面では、現時点において好ましいものであり得る形態を示す。しかし、本発明は、示される正確な構成および手段に限定されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態によるウェーハ形状中空繊維モジュールの断面斜視図である。
【図２】直列に設置された図１のウェーハ形状中空繊維モジュールを有する配管系の斜視図である。
【図３】直列に設置された図１のウェーハ形状中空繊維モジュールを有する、図２の配管系の断面図である。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、少なくとも１つの流体ラインを処理する方法の一実施形態の図である。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態によるウェーハ形状中空繊維モジュールの製造方法の一実施形態の図である。
【図６Ａ】本発明の選択された実施形態によるモジュールの整列されたスタックの概略図である。
【図６Ｂ】本発明の選択された実施形態によるモジュールの整列されたスタックの概略図である。
【図６Ｃ】本発明の選択された実施形態によるモジュールの整列されたスタックの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
同様の数字が同様の要素を示す図面を参照すると、図１には、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４の一実施形態が示される。ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、図２に図示されるように新規のまたは既存の配管系１０との直列での設置用の、交換用の、または維持のための、中空繊維モジュールを提供するためのものであってよい。ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、概して、円筒状ハウジング１６、端部キャップ２８、ポッティング材料３８、および膜マットのスタック３４を備え得る。モジュール１４が、再利用材料、天然材料、再生可能材料、再利用可能材料、バイオ材料、もしくは同様の材料を含み得るまたはそれらから作製され得ること、モジュール１４が、例えば分離可能構成要素からなど、容易に再利用されるように作製され得ること、および／または、円筒状ハウジング１６が、再使用可能であること、等々が好ましい場合がある。このモジュールは、民生利用、産業利用、業務利用、住居利用、軍事利用、航空宇宙利用、航空利用、海事利用、自治体利用、および／または同様の利用に適合され得る。
【００１１】
円筒状ハウジング１６は、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４とともに含まれてよい。図１を参照されたい。円筒状ハウジング１６は、膜マットのスタック３４を収容するためのものであってよい。円筒状ハウジング１６は、膜マットのスタック３４を収容するための任意のデバイスであってよい。円筒状ハウジング１６は、閉端部２０、開端部１８、および少なくとも１つの側部ポート２６を備える概してウェーハ形状のハウジングであってよい。円筒状ハウジング１６は、膜マットのスタック３４を受容するようにサイズ設定されてよい。円筒状ハウジング１６は、円形内部形状またはダブル「Ｄ」内部形状を含む（しかしそれらに限定されない）、任意の内部形状を有してよい。ポッティング材料３８が、円筒状ハウジング１６を、内部チャンバ４０と少なくとも１つの外部チャンバ４２とに分割してよい。円筒状ハウジング１６、側部ポート２６、および端部キャップ２８は、金属、プラスチック、または複合材料を含む、任意の材料から作製されてよい。好ましくは、円筒状ハウジング１６は、成形ピースであってよい。円筒状ハウジング１６、側部ポート２６、および端部キャップ２８は、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）またはポリカーボネートなどの剛性材料から製造されてよい。円筒状ハウジング１６は、その中心から外方端部までの距離により画定されるハウジング直径４４を有し得る。
【００１２】
一実施形態においては、円筒状ハウジング１６は、配管系１０の２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間に位置決めされ得るように、モジュール１４の形状およびサイズを与えるように寸法設定され得る（図２および図３を参照）。例えば、４インチ直径のパイプについては、ハウジング直径４４は、約６．７５インチであってよい。これにより、モジュール１４は、４インチ直径パイプ６２にフィットするように適合化された規格ボルト留めフランジ連結部１２のボルト１３の間に、容易に設置され得る、交換され得る、または維持され得るようになる。
【００１３】
端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６の開端部１８に接合され得る。図１を参照されたい。端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６を閉じるためのものであってよい。膜マットのスタック３４が、円筒状ハウジング１６内に挿入された後に、端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６の開端部１８に接合され得る。好ましくは、端部キャップ２８は、気密シールによって、円筒状ハウジング１６の外壁部に接合され得る。かかるシール手段には、接着部、溶接部、スピン溶接部、ねじ留め部、およびＯリング等々が含まれ得る。出口ポート３２が、端部キャップ２８中に含まれてよい。さらに、端部キャップ２８は、第２のシール表面３０を備えてよい。一実施形態においては、端部キャップ２８は、空気流が頭隙７０全体を通過することが可能になるように、内側に環状溝を備えてよい。
【００１４】
入口ポート２４および出口ポート３２が、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４中に含まれてよい。図１を参照されたい。閉端部２０は、円筒状ハウジング１６内に流体を受けるための入口ポート２４を備えてよい。円形入口ポート２４は、閉端部２０中の開口２５によって画成され得る。端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６から流体を排出するための出口ポート３２を備えてよい。円形出口ポート３２は、端部キャップ２８中の開口３３によって画成され得る。入口ポート２４および出口ポート３２は、内部チャンバ４０により互いに連通状態にあってよい。入口ポート２４および出口ポート３２は、組み合わされた状態において、流体ラインまたは流体流が、円筒状ハウジング１６を通り内部チャンバ４０内に移動するのを可能にし得る。入口ポート２４および出口ポート３２は、流体ラインがウェーハ形状モジュール１４を通りいずれかの方向に流れることが可能となるように、反転可能であってよい。入口ポート２４および出口ポート３２は、それぞれ、閉端部２０および端部キャップ２８中の開口であってよい。閉端部２０および開端部１８中のこれらの開口は、円形を含む（しかしそれに限定されない）、任意の形状であってよい。
【００１５】
流体ラインは、液体ライン、ガスライン、真空ライン、周囲空気ライン、超臨界流体、またはモジュール１４の所望の用途に応じた任意の他の流体ラインを含む（しかしそれらに限定されない）、任意の流体ラインであってよい。本明細書において使用される際に、液体または液体ラインは、逆浸透透過水、逆浸透濃縮水、地下水、地表水、脱イオン水、蒸留水、超純水、現像液溶液、被覆剤溶液、尿、血液、化学薬品、飲用液体、または任意の他の液体もしくは混合物を含む（しかしそれらに限定されない）、任意のタイプの液体であってよい。本明細書において使用される際に、ガスまたはガスラインは、煙道ガス、通気孔ガス、アンモニア、アルゴン、硫化水素、塩化水素、塩素水、ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2／ＮＯ（ＮＯX）、アンモニア、Ｈ2Ｓ、または任意の他のガスもしくは混合物を含む（しかしそれらに限定されない）、任意のタイプのガスであってよい。
【００１６】
少なくとも１つの側部ポート２６は、円筒状ハウジング１６中に設けられてよい。図１および図２を参照されたい。側部ポート２６は、開端部１８と閉端部２０との間のいずれかの位置にあってよい。側部ポート２６は、外部チャンバ４２を介してスタック３４の中空繊維３６と連通状態にあってよい。好ましくは、１つの側部ポート２６が、各外部チャンバ４２の中心に位置決めされるべきである。さらに、各側部ポート２６は、迅速連結取付具、ねじ式取付具、圧縮取付具、ねじりロック取付具、ルエル式取付具、または、真空ライン、ガスライン、液体ライン、もしくは任意の他のタイプの流体ラインに連結するための他の取付具を含む（しかしそれらに限定されない）、着脱自在な取付部を備えてよい。一実施形態においては、側部ポート２６は、外部チャンバ４２を介して中空繊維３６に真空または部分真空を供給するためのものであってよい。別の実施形態においては、側部ポート２６は、１つの外部チャンバ４２から中空繊維３６を通り別の外部チャンバ４２まで、モジュール１４中のガスを一掃するためのものであってよい。さらに別の実施形態においては、側部ポート２６は、外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２を介して中空繊維３６に加圧ガスを供給するためのものであってよい。さらに別の実施形態においては、側部ポート２６は、外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２を経由して中空繊維３６を通して液体を移動させるためのものであってよい。
【００１７】
第１のシール表面２２が、閉端部２０上に含まれてよい。図１を参照されたい。第１のシール表面２２は、規格ボルト留めフランジ連結部１２ｂでウェーハ形状中空繊維モジュール１４をシールするための表面を提供するためのものであってよい（モジュール１４は、反転可能であり、第１のシール表面２２は、ボルト留めフランジ連結部１２ａまたは１２ｂにシールされ得ることを理解されたい）。図２を参照されたい。第１のシール表面２２は、平坦表面を含む（しかしそれに限定されない）、規格ボルト留めフランジ連結部１２ｂでウェーハ形状中空繊維モジュール１４をシールすることが可能な閉端部２０上の任意の表面であってよい。この平坦表面は、平坦壁部または規格ガスケット（プラスチックガスケット、ゴムガスケット、Ｏリング、紙環状ガスケット、ゲル、またはコーキング等々）を含む任意の手段によって、規格ボルト留めフランジ連結部１２にシールされ得る。一実施形態においては、第１のシール表面２２は、第１の外側半径５０と第１の内側半径５２とによって画定され得る。第１の外側半径５０は、円筒状ハウジング１６の半径であってよく、第１の内側半径５２は、入口ポート２４の半径であってよい。一実施形態においては、第１のシール表面２２は、少なくとも約０．１インチである、第１の外側半径５０と第１の内側半径５２との差異によって画定され得る。１つの好ましい実施形態においては、第１のシール表面２２は、少なくとも約０．１８８インチである、第１の外側半径５０と第１の内側半径５２との差異によって画定され得る。
【００１８】
第２のシール表面３０が、端部キャップ２８上に含まれてよい。図１を参照されたい。第２のシール表面３０は、規格ボルト留めフランジ連結部１２ａでウェーハ形状中空繊維モジュール１４をシールするための表面を提供するためのものであってよい（モジュール１４は、反転可能であり、第２のシール表面３０は、ボルト留めフランジ連結部１２ａまたは１２ｂにシールされ得ることを理解されたい）。図２を参照されたい。一実施形態においては、第２のシール表面３０は、第１のシール表面２２と同一のサイズであってよいが、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４の対向端部上に位置し得る。第２のシール表面３０は、平坦表面を含む（しかしそれに限定されない）、規格ボルト留めフランジ連結部１２ａでウェーハ形状中空繊維モジュール１４をシールすることが可能な端部キャップ２８上の任意の表面であってよい。この平坦表面は、平坦壁部または規格ガスケット（プラスチックガスケット、ゴムガスケット、Ｏリング、紙環状ガスケット、ゲル、またはコーキング等々）を含む任意の手段によって、規格ボルト留めフランジ連結部１２にシールされ得る。一実施形態においては、第２のシール表面３０は、第２の外側半径５６と第２の内側半径５８とによって画定され得る。第２の外側半径５６は、端部キャップ２８の半径であってよく、第２の内側半径５８は、出口ポート３２の半径であってよい。一実施形態においては、第２のシール表面３０は、少なくとも約０．１インチである、第２の外側半径５６と第２の内側半径５８との差異によって画定され得る。１つの好ましい実施形態においては、第２のシール表面３０は、少なくとも約０．１８８インチである、第２の外側半径５６と第２の内側半径５８との差異によって画定され得る。
【００１９】
膜マットのスタック３４は、円筒状ハウジング１６内に挿入され得る。図１を参照されたい。膜マットのスタック３４は、閉端部２０と端部キャップ２８との間に挟まれてよい。ポッティング材料３８が、スタック３４を共に接合し、円筒状ハウジング１６内において定位置にスタック３４を保持してよい。スタック３４の膜マットは、各膜マットの中空繊維部材３６が整列され、それによりガスがウェーハ形状中空繊維モジュール１４中で一掃され得るように、積層されてよい。さらに、スタック３４の膜マットは、１つおきの膜マットの中空繊維部材３６が垂直に整列されて、ガスが２つの異なる方向へとモジュール１４中で一掃され得るように、または２つの異なるガスがモジュール１４中で一掃され得るように、積層されてよい。膜マットは、複数の共に接合された中空繊維部材３６を含む概して平坦な構造体へと、織成されて、編成されて、または他の態様で共に接合されてよい。膜マットは、円筒状ハウジング１６の長手方向軸に対して実質的に垂直方向に積層されてよい。スタック３４の膜マットの寸法は、スタック３４が円筒状ハウジング１６内に挿入される場合に、スタック３４の周囲端部６８と円筒状ハウジング１６の内壁部との間に頭隙７０が作られ得るように、円筒状ハウジング１６よりも若干小さくてよい（図１を参照）。スタック３４の膜マットは、円形形状またはダブル「Ｄ」形状を含む（しかしそれらに限定されない）、任意の形状に切断されてよい。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態によれば、有効な膜マットのスタック３４のアスペクト比（「有効スタックアスペクト比」）は、スタック厚に対する、有効スタック直径（ポッティング材料の内径または入口開口の直径の、いずれか小さい方）の比として定義される。例えば、選択される実施形態によれば、有効スタックアスペクト比は、約１から８の範囲であってよく、好ましくは約１から６の範囲であってよく、さらに好ましくは約１から４の範囲であってよく、最も好ましくは１．５から３の範囲であってよい。モジュールの特定の用途、所望の圧力降下、および／またはモジュール製造プロセス等々に応じて、有効スタックアスペクト比はより大きくまたはより小さくてもよいことが理解されよう。
【００２１】
少なくともいくつかの特定の例によれば、モジュール１４は、以下のおおよその有効スタック直径およびスタック厚、すなわち、１インチ直径および１／２インチ厚、２インチ直径および３／４インチ厚、３インチ直径および１インチ厚、４インチ直径および１．５インチ厚、６インチ直径および３インチ厚、ならびに８インチ直径および３インチ厚等々を有する膜マットスタックを備え得る。
【００２２】
中空繊維部材３６は、膜マットのスタック３４中に含まれてよい。図１を参照されたい。中空繊維部材３６は、外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２を介して側部ポート２６と連通する開端部を有してよい。中空繊維部材３６は、内部チャンバ４０と外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２との間を連通させて、例えば混入ガスの液体からの除去、液体からの気泡除去、液体のろ過、ガスの液体への付加、またはガスへの給湿等々を可能にするためのものであってよい。一実施形態においては、中空繊維部材３６は、内部チャンバ４０からポッティング材料３８を通り外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２内へと延在してよい。膜マットのスタック３４の中空繊維部材３６は、同様の材料および特性からなるものであってよく、あるいは様々な材料および／または特性からなるものであってよい。中空繊維部材３６は、内腔および内腔を囲む壁部を有する繊維であってよい。中空繊維部材３６は、中実壁部、多孔質壁部、または微孔質壁部（例えば、対称孔、非対称孔、およびスキン膜等々）を有してよい。中空繊維部材３６は、任意の適切な材料から作製され得る。かかる材料には、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン）、ポリスルホン（例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン）、セルロースおよびその誘導体、ＰＶＤＦ、ポリフェニルオキサイド（ＰＰＯ）、ＰＦＡＡ、ＰＴＦＥ、他のフッ化ポリマー、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド、イオン交換膜（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標））等々が含まれる。
【００２３】
ポッティング材料３８は、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４内に流体密封環状壁部または部分環状壁部を与えるためのものであってよい。図１を参照されたい。ポッティング材料３８は、円筒状ハウジング１６を内部チャンバ４０と少なくとも１つの外部チャンバ４２とに分割する、流体密封環状壁部または部分環状壁部であってよい。ポッティング材料３８により画成される流体密封環状壁部または部分環状壁部は、閉端部２０および端部キャップ２８に接合されてよく、さらにスタック３４の各膜マット間で連続するまたは一体であるものであってよい。これにより、ポッティング材料３８は、円筒状ハウジング１６および端部キャップ２８に対してデバイス強度を与えることができる。ポッティング材料３８は、閉端部２０と端部キャップ２８との間において、円筒状ハウジング１６と膜マットのスタック３４との間の流体密封係合を維持し得る。ポッティング材料３８は、例えば任意の適切な熱硬化性材料または任意の適切な熱可塑性材料などの、任意の材料であってよい。ポッティング材料３８のための例示的な材料には、エポキシ、ポリオレフィン、およびポリウレタンが含まれるが、これらに限定されない。
【００２４】
内部チャンバ４０は、ポッティング材料３８により、円筒状ハウジング１６内において外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２から分割されてよい。図１を参照されたい。内部チャンバ４０は、入口ポート２４および出口ポート３２と連通状態にあってよい。内部チャンバ４０は、流体ラインまたは流体流（ガス、液体、空気、等々）がウェーハ形状中空繊維モジュール１４内において膜マットのスタック３４を通り移動するのを可能にするためのものであってよい。内部チャンバ４０は、周囲のポッティング材料３８の直径と等しい直径を有してよい。
【００２５】
少なくとも１つの外部チャンバ４２が、円筒状ハウジング１６内に含まれてよい。図１を参照されたい。外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２は、中空繊維部材３６の端部が開状態に留まり、側部ポート２６に連通する、膜マットのスタック３４の周囲端部６８のためのスペースを与えるためのものであってよい。頭隙７０が、外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２内に含まれてよい。外部チャンバ４２により、中空繊維部材３６は、頭隙７０から側部ポート２６まで連通することが可能となり得る。
【００２６】
頭隙７０は、外部チャンバ４２内に含まれてよい。図１を参照されたい。頭隙７０は、膜マットのスタック３４の周囲壁部と円筒状ハウジング１６の内表面との間のスペースによって画成され得る。頭隙７０により、側部ポート２６と、膜マットのスタック３４の中空繊維部材３６の開端部との間の連通が可能になり得る。一実施形態においては、頭隙７０は、頭隙７０を通るように流体流を配向するための複数のバッフルを備えてよい。
【００２７】
ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間に短いスプールピース（当技術においてはウェーハとして知られている）として挿入させることが可能である。図２を参照されたい。２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にウェーハ形状中空繊維モジュール１４を挿入することにより、新規のもしくは既存の配管系１０との直列でのモジュール１４の容易な設置、交換、または維持が可能になり得る。本発明においては、新規のもしくは既存の配管系と「直列に」（ｉｎ−ｌｉｎｅ）モジュール１４が設置される、交換される、または維持されることは、モジュール１４が、配管系の導管の流路中に直接的に設置されることを意味する。規格ボルト留めフランジ連結部１２は、導管６２に連結されて、配管系１０を形成することができる。
【００２８】
配管系１０は、パイプ系、ダクト系、チューブ系、または同様のものの任意の他の導管系を含む（しかしそれらに限定されない）、任意の新規のまたは既存の配管系であってよい。配管系１０は、任意の既知の配管系構成要素を含んでよい。一実施形態においては、配管系１０は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間に設置されるウェーハ形状中空繊維モジュール１４を含んでよい。図２および図３を参照されたい。配管系１０は、導管６２に連結される規格ボルト留めフランジ連結部１２を含んでよい。導管６２は、パイプ、ダクト、チューブ、または同様のものの任意の他の導管を含む（しかしそれらに限定されない）、任意の導管であってよい。配管系１０は、任意のサイズの導管を有してよい。一実施形態においては、配管系１０は、１／２インチから２４インチの間の直径を有する導管を有してよい。
【００２９】
規格ボルト留めフランジ連結部１２は、配管系１０中に含まれてよい。図２を参照されたい。規格ボルト留めフランジ連結部１２は、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４を任意の新規のまたは既存の配管系と直列で使用し得るようにするためのものであってよい。規格ボルト留めフランジ連結部１２は、任意のサイズ、任意の材料、および任意の形状のボルト留めフランジ連結部を含む（しかしそれらに限定されない）、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４を任意の新規のまたは既存の配管系と直列で使用し得るようにすることの可能な任意の規格ボルト留めフランジ連結部であってよい。一実施形態においては、規格ボルト留めフランジ連結部１２は、日本工業規格（「ＪＩＳ」）ボルト留めフランジ連結部であってよい。別の実施形態においては、規格ボルト留めフランジ連結部１２は、米国規格協会（「ＡＳＡ」）による米国標準規格協会（「ＡＮＳＩ」）ボルト留めフランジ連結部であってよい。２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２（図２においては１２ａおよび１２ｂで示される）は、複数のボルト１３により連結され、第１のシール４８および第２のシール５４によりウェーハ形状モジュール１４の両側部に対してシールされ得る。
【００３０】
複数のボルト１３は、規格ボルト留めフランジ連結部１２中に含まれてよい。図２および図３を参照されたい。ボルト１３は、ウェーハ形状モジュール１４の各側部上にボルト留めフランジ連結部１２を連結するためのものであってよい。複数のボルト１３は、４つのボルト、５つのボルト、６つのボルト、７つのボルト、８つのボルト、１２個のボルト、１６個のボルト、または２０個のボルトを含む（しかしそれらに限定されない）、任意の個数のボルトを含んでよい。ボルト１３は、任意の直径を有してよい。ボルト１３は、対応するボルト穴径４７よりも若干小さな直径を有してよい。図３を参照されたい。例えば、ボルト１３は、ボルト穴径４７よりも約１／８インチ小さい直径を有してよい。ボルト穴径４７は、任意の距離であってよい。２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にモジュール１４を設置するためには、ボルト１３の少なくとも半数が、取り外され、残りのボルトが、緩められて、２つのフランジ連結部１２の間にモジュール１４を位置決めし得るようにすることができる。モジュール１４が２つのフランジ連結部１２の間に位置決めされると、取り外されたボルト１３を、それぞれのボルト穴中に挿入して戻すことができる。次いで、ボルト１３を締めて、規格ボルト留めフランジ連結部１２とウェーハ形状モジュール１４との間にシールを形成することができる。
【００３１】
複数のボルト１３は、規格ボルト留めフランジ連結部１２の中心から各ボルト１３の中心までの距離により画定されるボルト穴中心径４６を有してよい。ボルト１３の内側部分が、規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にウェーハ形状中空繊維モジュール１４を位置決めすることができる。その結果、ハウジングの直径４４は、ボルト穴中心径４６とボルト穴径４７との差異に近似する。一実施形態においては、ハウジングの直径４４は、ボルト穴中心径４６とボルト穴径４７との差異よりも若干小さくてよい。これにより、複数のボルト１３間においてモジュール１４をより容易に設置することが可能になり得る。別の実施形態においては、ハウジングの直径４４は、ボルト穴中心径４６とボルト穴径４７との差異にほぼ等しくてよい。別の実施形態においては、ハウジングの直径４４は、ボルト穴中心径４６とボルト穴径４７との間の規定された許容差にほぼ等しくてよい。さらに別の実施形態においては、ハウジングの直径４４は、ボルト穴中心径４６とボルト穴径４７との差異よりも約０．０１５インチ小さくてよい。
【００３２】
以下の表は、どの直径の配管系モジュール１４が直列で設置されるべきであるか（図３を参照）に基づいた、円筒状ハウジング１６の直径についての近似サイズの例を提示する。
【００３３】
【表１】
0005395166.tif 000002
【００３４】
上述の表中のこれらの数字は、ＡＮＳＩ  Ｂ１６．５  Ｃｌａｓｓ  １５０  鍛造フランジに基づく。しかし、これらの数字は、ハウジングの直径４４を決定するための計算を単に代表するものであり、本発明は、これらの特定のボルト留めフランジ連結部に限定されない。
【００３５】
第１のシール４８および第２のシール５４が、配管系１０中に含まれてよい。図２を参照されたい。第１のシール４８が、端部キャップ２８の第２のシール表面３０に対してボルト留めフランジ連結部１２ａをシールし、第２のシール５４が、閉端部２０の第１のシール表面２２に対してボルト留めフランジ連結部１２ｂをシールしてよく、またはその逆も可能である。第１のシール４８および第２のシール５４は、平坦表面または規格ボルト留めフランジガスケットを含む（しかしそれらに限定されない）、ウェーハ形状モジュール１４に対してボルト留めフランジ連結部１２をシールするように適合化された任意のタイプのシールであってよい。
【００３６】
ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、混入ガスを液体から除去するため、または液体から気泡除去するための技術において知られている他のデバイスに勝る、複数の性能上の強化点をもたらし得る。これらの利点には、横断流距離および最大通水断面が非常に小さいことによる最小限のシェル側圧力降下；最小限の再構成により新規のまたは既存の配管系中にモジュール１４を容易に設置、交換、または維持し得ること（殆どの既存の設計は、大きく、多くの場合複雑な配管修正を伴う）；膜マットを用いた既知の製造技術による低コスト製造（例えば、米国特許公開第２００６／０１６３１４０号および第２００７／０２７８１４５号を参照されたい）；ならびに、この設計が積層可能であること（換言すれば、複数のウェーハを背合わせに、または同方向に、連続して配置することが可能であること）が含まれるが、それらに限定されない。
【００３７】
例えば、この設計により、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間に設置され、シールされ得る。モジュール１４のウェーハ形状により、配管系１０などの新規のまたは既存の配管系と直列にモジュール１４を容易に設置する（または、後に交換するまたは維持する）ことが可能となる。さらに、直径に比較して比較的低いプロファイルを有するこのウェーハ形状設計により、中空繊維モジュール１４は、入口ポート２４から出口ポート３２まで比較的制限の小さな流路を形成することができ、これにより、内部チャンバ４０を通り移動する流体における圧力降下が比較的小さくなる。この圧力降下は、図２において矢印６６により示される。内部チャンバ４０を通り移動する流体が被る圧力降下がより小さいほど、配管系１０中の流体ラインに対してウェーハ形状モジュール１４が有し得る影響はより小さくなり得る。一実施形態においては、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間の圧力降下により測定された場合の内部チャンバ４０による圧力降下６６は、約４インチ径を有する内部チャンバ４０について、１０標準リットル／分のガス流量では約１．５ｐｓｉ未満であり得る。好ましい一実施形態においては、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間の内部チャンバ４０による圧力降下は、約４インチ径を有する内部チャンバ４０について、１０標準リットル／分のガス流量では約０．１ｐｓｉ未満であり得る。一実施形態においては、１．０リットル／分の流量の塩化ナトリウム塩水溶液についての圧力降下（ｄＰ）は、約４インチの直径を有する内部チャンバ４０と約２インチの厚さを有する膜マットのスタック３４とを備えるモジュール１４については、１．０ｐｓｉ未満であり得る。一実施形態においては、水についての圧力降下は、４インチの直径を有する内部チャンバ４０を通る１０リットル／分の流れについては、１．５ｐｓｉ未満であり得る。これらの強化された性能の結果として、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、新規のまたは既存の配管系と直列に容易に位置決め（設置、交換、または維持）され得る。
【００３８】
理想的には、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、（水処理に対して）ガス処理を要する複数のガス輸送用途に適し得る。例としては、化学吸収剤または非化学吸収剤を使用した除去プロセスにおける空気またはバイオガスからのＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2／ＮＯ（ＮＯX）、アンモニア、Ｈ2Ｓ、（または任意の他の望ましくない種）の除去；気相と液相との間での水蒸気移動による空気またはプロセスガスへの湿気の付加またはそれらからの湿気の除去が含まれるが、それらに限定されない。上記に挙げられたガス処理用途の両例においては、気相は、シェル側（外側）を流れ、液体は、中空繊維３６の内部を通り流れる。シェル側での圧力降下が基本的に無視し得るほど小さいことにより、既存の空気移動装置（送風機または圧縮機）をアップグレードする必要を伴うことなく、これらのデバイスを「直列」に設置することが可能となり得る。
【００３９】
本ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、ガス流に限定されない。これは、飲料の直列型炭酸化、水の直列型ｐＨ調節、および溶解ガスの水性溶液からの除去など、液体流の脱気用途および混気用途についても非常に効果的に機能する。これらの用途においては、水は、シェル側を流れ、気相（高圧のまたは真空下の）は、内腔側を通り流れる。
【００４０】
図６を参照すると、このデバイスの別の可能性は、同一または異なる繊維タイプをそれぞれが有する複数のかかるモジュール１４を端部間連結により積層することである。例えば、１つのウェーハ形状モジュール１４が、ガス流から１つの成分を選択的に除去することができ、第２のウェーハ形状モジュール１４が、異なる成分を選択的に除去することができ、第３のウェーハ形状モジュール１４が、熱交換、ろ過、等々のために使用することができる。図６Ａは、２つのモジュールを示し、図６Ｂは、３つのモジュールを示し、図６Ｃは、５つのモジュールを示す。理解されるように、より長いボルトが必要となる場合があり、それらの間においてガスケットが使用される場合がある。
【００４１】
作動時には、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、混入ガスを流体から除去する、流体から気泡除去する、流体をろ過する、ガスを液体に付加する、または流体に給湿するために、新規のまたは既存の配管系１０と直列で使用され得る。例えば、第１の流体ライン（すなわち、ガス、液体、空気、等々）が、入口ポート２４を介してウェーハ形状中空繊維モジュール１４内に案内され、出口ポート３２を介して排出され得る（またはその逆も可能である）。流体が中空繊維部材３６の外表面上を移動する際に、ガスが、第２の流体ライン（ガス、液体、空気、真空、等々）により除去され（混入ガスまたは気泡）、または付加され、不要な物質が、阻止され得る（ろ過）。モジュールの用途に応じて、中空繊維３６の特徴は変わり得る（様々なタイプの中空繊維を使用することができ、および／または、様々な構成の中空繊維を使用することができる）。
【００４２】
混入ガス除去モード、気泡除去モード、またはろ過モードにおいては、液体が内部チャンバ４０を通り移動する際に、ガスが、中空繊維部材３６の壁部を通り、内腔内に進み、頭隙７０および外部チャンバ４２を経由して側部ポート２６を通り出ることによって、除去され得る。ガスの除去は、側部ポート２６を介した真空または部分真空の印加によって容易化され得る。さらに、ガスの除去は、側部ポート２６を介したウェーハ形状中空繊維モジュール１４中のガスの一掃によって容易化され得る。液体からのガスの除去を容易化するために、側部ポート２６を介してウェーハ形状モジュール１４中で一掃され得るガスには、二酸化炭素、窒素、酸素、等々が含まれるが、それらに限定されない。ウェーハ形状モジュール１４が２つ以上の側部ポート２６を有する場合には、液体からのガスの除去の容易化において、周囲空気もまた使用され得る。１つの側部ポート２６が、開いたままであってよく、他の側部ポート２６は、真空ラインに連結される。したがって、真空が印加されると、ウェーハ形状モジュール１４の外部からの周囲空気が、ウェーハ形状モジュール１４中で一掃され得る。さらに、ウェーハ形状モジュール１４中のガスを一掃することにより、ウェーハ形状モジュール１４内での任意の凝縮蓄積物の除去が容易になり得る。少なくとも１つのろ過モードにおいては、汚染された流体が、入口ポート２４（または出口ポート３２）を介して案内され、側部ポート２６を介して排出される（またはその逆である）。流体は、中空繊維部材３６を介して内部チャンバ４０から外部チャンバまたは複数の外部チャンバ４２に進み、そこで、中空繊維部材３６の壁部が、汚染物質を阻止する。
【００４３】
代替としては、液体にガスを付加するモードにおいては、ガス（二酸化炭素、窒素、酸素、等々）が、液体中に付加され得る。液体が入口ポート２４または出口ポート３２を経由して内部チャンバ４０を通り流れる際に、ガスが、内部チャンバ４０内の液体よりも低い圧力で側部ポート２６を介して案内され得る。この低圧により、ガスは、液体中に吸収され得るようになり、これは、液体中のガスの気泡化を低減させ得る。次いで、ガスは、側部ポート２６から頭隙７０へ、そして中空繊維内腔内に、そして中空繊維部材３６の壁部を通って出て液体中に移動し得る。
【００４４】
空気またはバイオガスからＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、および／または他の望ましくない種などのガスを除去するモードにおいては、空気またはバイオガスが内部チャンバ４０を通り進入する際に、ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、および／または他の望ましくない種は、中空繊維部材３６の壁部を通り内腔中の吸収剤液体内に進み、この液体が頭隙７０および外部チャンバ４２を経由して側部ポート２６を通り流出することによって、選択的に除去され得る。ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、および／または他の望ましくない種の除去は、このガス種がこの液体と化学的に反応する場合には、容易化され得る。
【００４５】
流体流の給湿モードまたは除湿モードにおいては（ガスまたは液体）、流体流が内部チャンバ４０を通り進入する際に、流体流は、側部ポート２６を介して中空繊維部材３６中に加圧液体を送り、この液体からの蒸気が中空繊維部材３６の壁部を通り内部チャンバ４０内に進むことを可能にすることによって、給湿または除湿され得る。理解されるであろうが、１つまたは複数の流体流の処理が、浸透、ホメオスタシス、平衡、溶媒の添加、ある流体の別の流体中への溶解、吸収、流体濃度の低減（例えば水を加えることによる）、および任意の他のそれらのようなプロセスなどのプロセスを含んでもよい。
【００４６】
図４におよび少なくとも１つの実施形態において示されるように、流体ラインを処理する方法７２が、本発明中に含まれ得る。方法７２は、少なくとも１つのウェーハ形状中空繊維モジュール１４を用意するステップ７４と、配管系１０中に２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にウェーハ形状中空繊維モジュール１４を設置するステップ７６と、第１の流体流にウェーハ形状中空繊維モジュール１４の側部ポート２６を連結するステップ７８と、配管系１０を介してウェーハ形状中空繊維モジュール１４の内部チャンバ４０中に第２の流体ラインまたは流体流を送るステップ８０とを含んでよい。
【００４７】
配管系１０中に２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にウェーハ形状中空繊維モジュール１４を設置するステップ７６は、方法７２に含まれてよい。図３を参照されたい。ステップ７６は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にウェーハ形状中空繊維モジュール１４を設置するための任意のステップを含んでよい。ステップ７６は、新規のウェーハ形状中空繊維モジュール１４を設置することであってよく、または、現在使用されているモジュール１４を交換もしくは維持することであってもよい。一実施形態においては、ステップ７６は、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２上のそれぞれの穴の中に半数以下のボルト１３を挿入するステップ（それらの穴は、モジュール１４の挿入が可能になるように、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の少なくとも半分が開くようにするために、隣接し合う穴でなければならない）と、規格ボルト留めフランジ連結部１２の間にモジュール１４を挿入するステップと、挿入されたボルト１３を使用してモジュール１４を位置決めするステップと、残りのボルト１３を挿入するステップと、ボルト１３を締めることにより、２つの規格ボルト留めフランジ連結部１２の間でモジュール１４をシールするステップとを含んでよい。
【００４８】
混入ガスを除去する、液体から気泡除去する、または液体をろ過するステップ８２が、ウェーハ形状モジュール１４により流体ラインを処理する方法７２の一実施形態に含まれてよい。図４を参照されたい。ステップ８２は、真空または部分真空に第１の流体ラインを連結するステップ８４と、第２の流体ライン中で液体を移動させるステップ８６とを含む（しかしそれらに限定されない）、混入ガスを除去する、液体から気泡除去する、または液体をろ過するための任意のステップを含んでよく、それにより、混入ガスの除去、液体からの気泡除去、または液体のろ過が、側部ポート２６に接した真空または部分真空によって実施される。
【００４９】
液体中のガスを一掃するステップ８８が、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４により流体ラインを処理する方法７２の一実施形態に含まれてよい。図４を参照されたい。ステップ８８は、一方の側部ポート２６から中空繊維３６を通り他方の側部ポート２６から出るように、第１の流体ライン中でガスを送るステップ９０と、第２の流体ライン中で液体を移動させるステップ９２とを含む（しかしそれらに限定されない）、液体中のガスを一掃するための任意のステップを含んでよく、それにより、ガスが中空繊維３６を通り流れることによって、液体中からガスが一掃される。この実施形態においては、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、２つの分離された外部チャンバ４２と連通状態にある２つの側部ポート２６を備えてよい。
【００５０】
液体にガスを付加するステップ９４が、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４により流体ラインを処理する方法７２の一実施形態に含まれてよい。図４を参照されたい。ステップ９４は、一方の側部ポート２６から中空繊維３６を通り他方の側部ポート２６から出るように、第１の流体ライン中で加圧ガスを送るステップ９６と、第２の流体ライン中で液体を移動させるステップ９８とを含む（しかしそれらに限定されない）、液体にガスを付加するための任意のステップを含んでよく、それにより、この加圧ガスは、ガスが中空繊維３６を通り流れることによって、液体に付加される。
【００５１】
ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、および／または他の望ましくない種を除去するステップ１００が、ウェーハ形状モジュール１４により流体ラインを処理する方法７２の一実施形態に含まれてよい。図４を参照されたい。ステップ１００は、側部ポート２６を経由して第１の流体ライン中で液体を移動させるステップ１０２と、入口ポート２４および出口ポート３２を経由して第２のライン中で空気またはバイオガスを送るステップ１０４とを含む（しかしそれらに限定されない）、ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、および／または他の望ましくない種を除去するための任意のステップを含んでよく、それにより、中空繊維３６を通る液体によって、空気またはバイオガスからＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2、または他の望ましくない種が除去され得る。
【００５２】
流体流に給湿または除湿を行なうステップ１０６が、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４により流体ラインを処理する方法７２の一実施形態に含まれてよい。図４を参照されたい。ステップ１０６は、前記側部ポート２６を経由して第１の流体ライン中で加圧液体を移動させるステップ１０８と、前記入口ポート２４および前記出口ポート３２を経由して第２のライン中で流体流を送るステップ１１０とを含む（しかしそれらに限定されない）、流体流に給湿または除湿を行なうための任意のステップを含んでよく、それにより、流体流は、ガス流と中空繊維３６を通り移動する加圧液体との間での水蒸気の移動によって給湿または除湿され得る。
【００５３】
ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、好ましくは以下のように製造され得る。
【００５４】
ウェーハ形状中空繊維モジュール１４は、リキッドオンリキッド（ｌｉｑｕｉｄ−ｏｎ−ｌｉｑｕｉｄ）ポッティング技術（以下において詳細に説明される）を利用して、またはラジアル方向ポッティングとその後の当技術において一般的に知られているような大型デバイス用の機械加工とを利用して作製することが可能である。
【００５５】
図１を参照すると、円筒状ハウジング１６は、膜マットのスタック３４で充填され得る。スタック３４の膜マットは、円筒状ハウジング１６の空洞部をほぼ満たすように寸法設定されてよく、円筒状ハウジング１６の長手方向軸に対して実質的に垂直となるように積層されてよい。円筒状ハウジング１６および端部キャップ２８は、任意の材料から作製されてよい。かかる材料には、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、Ｎｏｒｙｌ（登録商標）、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、または他のフッ化プラスチック、繊維強化プラスチック、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、金属、等々が含まれる。
【００５６】
スタック３４の膜マットは、ディスクモジュール構造としても知られる、複数の共に接合された中空繊維部材３６を含む概して平坦な構造体へと、接合されて、溶接されて、織成されて、不織成されて、編成されて、または他の態様で共に接合されてよい。膜マットの中空繊維部材３６は、同様の材料および特性からなるものであってよく、あるいは様々な材料および／または特性からなるものであってよい。スタック３４のこれらの膜マットは、円筒状ハウジング１６内にフィットするように、大きな繊維から所望のサイズおよび形状へと切断されてよい。切断は、型抜き、超音波切断、ナイフ切断（例えば高温の）、等々によって遂行されてよい。
【００５７】
中空繊維部材３６は、内腔および内腔を囲む壁部を有する繊維であってよい。壁部は、外表面またはシェルを有し得る。中空繊維部材３６は、中身の詰まった壁部、多孔質壁部、または微孔質壁部（例えば、対称孔、非対称孔、およびスキン膜等々）を有してよい。これらの中空繊維は、任意の材料から作製され得る。かかる材料には、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン）、ポリスルホン（例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン）、セルロースおよびその誘導体、ＰＶＤＦ、ポリフェニルオキサイド（ＰＰＯ）、ＰＦＡＡ、ＰＴＦＥ、他のフッ化ポリマー、ポリアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド、イオン交換膜（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標））等々が含まれる。
【００５８】
端部キャップ２８は、膜マットのスタック３４が円筒状ハウジング１６内に挿入された後に、円筒状ハウジング１６の開端部１８を覆って配置されてよい。端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６に接合され得る。この接合は、例えば接着部、溶接部、またはねじ留め部などの任意の手段によって遂行され得る。端部キャップ２８は、その接触表面に沿って円筒状ハウジング１６に接合され得る。円筒状ハウジング１６および端部キャップ２８は、膜マットのスタック３４を挟み、製造プロセスの次の作業の最中にスタック３４を定位置に保持することができる。
【００５９】
スピニングの前に、全ての側部ポート２６が、塞がれてよい。遠心力により、流体は、側部ポート２６の位置する円筒状ハウジング１６の外部へと追いやられ得るため、ハウジングが以下のステップにおいてスピンされる際に円筒状ハウジング１６内の流体を保持するために、側部ポート２６の閉塞がなされてよい。側部ポート２６の閉塞は、コルク、プラグ、ストッパ、キャップ、等々を含む（しかしそれらに限定されない）任意のデバイスによってなされてよい。代替としては、側部ポートは、ポッティング材料の追加後に、例えば穿孔およびねじ開口の雌ねじ立てなどによってハウジング１６に付加されてよい。
【００６０】
円筒状ハウジング１６および端部キャップ２８は、円筒状ハウジング１６の中心長手方向軸を中心としてウェーハ形状モジュール１４をスピンさせ得るデバイス上に、出口ポート３２または入口ポート２４を介して設置されてよい。
【００６１】
スピニング中に、境界流体が、出口ポート３２または入口ポート２４のいずれかの中に案内される。境界流体は、遠心力の作用によって、円筒状ハウジング１６の内壁部へと流れ、それにより境界壁部または部分境界壁を形成する（円筒状ハウジング１６の内部形状により決定される）。境界壁部は、膜マットのスタック３４の周囲端部６８のためのスペース（外部チャンバ４２および頭隙７０）を形成し、したがって、製造プロセスのポッティングステップの間にわたって中空繊維部材３６の端部を開いた状態に維持することができる。
【００６２】
ポッティング材料３８は、境界流体が挿入された後に、出口ポート３２または入口ポート２４のいずれかの中に案内され得る。ポッティング材料３８は、遠心力の作用によって、円筒状ハウジング１６の内壁部上の境界流体へと流れる。境界流体が、ポッティング材料３８に対して不活性であってよく、ポッティング材料３８よりも高密度であってよいため、これにより、ポッティング材料３８は、境界流体壁部に対して環状リングまたは部分環状リング（ハウジング１６の内部形状により決定される）を形成する。好ましくは、スピニングは、ポッティング材料３８が流れないまたは実質的に流れない（すなわち、環状壁部の形状を保持または実質的に保持する）ところまで硬化するのに十分な時間を得たときに、停止される。
【００６３】
ポッティング材料３８は、例えば熱硬化性材料または熱可塑性材料などの、任意の材料であってよい。これらの材料は、以下の例示的な考慮要件、すなわち、中空繊維部材３６、円筒状ハウジング１６、および端部キャップ２８への接合強度、機械的強度、ならびに耐化学性によって選択される。ポッティング材料３８のための例示的な材料には、エポキシおよびポリオレフィンが含まれるが、それらに限定されない。
【００６４】
先述のスピニングステップは、さらに以下のように説明され得るが、本発明はそれに限定されないことが理解されよう。円筒状ハウジング１６は、水平方向にスピンされてよい。スピニング速度は、約１５０〜５０００ｒｐｍであってよい（例えば、ポッティングの粘度により決定される）。硬化が周囲温度で実施される場合には、スピニングは、実質的にもはや流れなくなるまで、最大で２４時間またはそれ以上を要し得るが、硬化がより高い温度で実施される場合には、硬化時間は短縮され得る。例えば、５０℃では、スピニング時間は約２時間にまで短縮され、６５℃では、スピニング時間は約０．５〜０．７５時間にまで短縮され得る。
【００６５】
ポッティング材料３８が硬化された後には、側部ポート２６が開かれてよい。このステップにより、境界流体を排出するまたは除去することが可能となる。境界流体の排出は、側部ポート２６が開かれた後に、先行ステップにおけるように円筒状ハウジング１６をスピンさせることによって容易化され得る。境界流体が排出されると、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４が、最終形態をとり得る。
【００６６】
上述のこのリキッドオンリキッドプロセス（ポッティング材料オン境界流体）により、ポッティング後に埋め込まれたスタックを機械加工する必要性を無くすことができ、追加的な組立ステップを無くすことができる。したがって、このプロセスは、ラジアル方向ポッティング後に当技術において知られている機械加工方法が続くものに比較して、製造時間および製造コストを大幅に削減することができる。しかし、本発明は、ラジアル方向ポッティングとその後の機械加工方法とによっても作製することが可能である。
【００６７】
流体流の処理方法は、真空または部分真空に前記第１の流体ラインを連結するステップと、前記第２の流体ライン中で前記液体を移動させるステップとを含む、混入ガスまたは混入気泡を液体から除去するステップ、または液体をろ過するステップをさらに含んでよく、これにより、前記側部ポートに接した前記真空または部分真空によって、混入ガスを除去し、前記液体から気泡除去し、または前記液体をろ過する。
【００６８】
流体流の処理方法は、一方の側部ポートから前記中空繊維を通り他方の側部ポートから出るように、前記第１の流体ライン中でガスを送るステップと、前記第２の流体ライン中で液体を移動させるステップとを含む、液体中のガスを一掃するステップをさらに含んでよく、ここで、前記ウェーハ形状中空繊維モジュールは、２つの分離された外部チャンバと連通状態にある２つの側部ポートを備え、それにより、前記ガスは、前記ガスが前記中空繊維を通り流れることによって、前記液体中から一掃される。
【００６９】
流体流の処理方法は、前記ウェーハ形状中空繊維モジュールが２つの分離された外部チャンバと連通状態にある２つの側部ポートを備えるステップと、一方の側部ポートから前記中空繊維を通り他方の側部ポートから出るように、前記第１の流体ライン中で加圧ガスを送るステップと、前記第２の流体ライン中で液体を移動させるステップとを含む、液体にガスを付加するステップをさらに含んでよく、それにより、前記加圧ガスは、前記ガスが前記中空繊維を通り流れることよって、前記液体に付加される。
【００７０】
流体流の処理方法は、前記第１の流体ライン中で液体を移動させるステップと、前記第２のライン中で空気またはバイオガスを送るステップとを含む、空気またはバイオガスからＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2／ＮＯ（ＮＯX）、アンモニア、Ｈ2Ｓ、または他の望ましくない種を除去するステップをさらに含んでよく、それにより、ＣＯ2、ＳＯ2、ＮＯ2／ＮＯ（ＮＯX）、アンモニア、Ｈ2Ｓ、または他の望ましくない種が、前記中空繊維を通る前記液体によって、前記空気またはバイオガスから除去される。
【００７１】
流体流の処理方法は、前記第１の流体ライン中で液体を移動させるステップと、前記第２の流体ライン中でガス流を送るステップとを含む、流体流に給湿または除湿を行なうステップをさらに含んでよく、それにより、前記流体は、前記中空繊維を通り移動することによって前記流体流を給湿または除湿する。
【００７２】
図５に図示されるように、および一実施形態によれば、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４を作製する方法１１２が本発明に含まれてよい。方法１１２は、ウェーハ形状中空繊維モジュール１４を作製するための任意のステップを含んでよい。一実施形態によれば、方法１１２は、開端部１８を介して円筒状ハウジング１６内に膜マットのスタック３４を挿入するステップ１１４と、端部キャップ２８に開端部１８を接合するステップ１１６と、側部ポート２６を塞ぐステップ１１８と、円筒状ハウジング１６の長手方向中心を通る軸を中心としてある速度でモジュール１４をスピンさせるステップ１２０と、スピニングの際にモジュール１４をある温度まで加熱して、ポッティング材料３８の粘度を下げ、ポッティング材料３８の硬化を容易にする任意ステップ１２１と、入口ポート２４または出口ポート３２内に境界流体を挿入するステップ１２２であって、スピニングにより、前記境界流体が円筒状ハウジング１６の壁部の周囲に環状境界または部分環状境界を形成し、中空繊維部材３６の端部を開いた状態に維持する、ステップ１２２と、入口ポート２４または出口ポート３２内にポッティング材料３８を挿入するステップ１２４であって、スピニングにより、ポッティング材料３８が環状境界に対して環状リングまたは部分環状リングを形成する、ステップ１２４と、ポッティング材料３８が硬化されるまでモジュール１４をスピンさせ続け、それによりスタック３４の膜マットを互いに接合し、同時に閉端部２０にスタック３４の一方の端部を接合し、端部キャップ２８にスタック３４の他方の端部を接合し、それにより円筒状ハウジング１６内で内部チャンバ４０と少なくとも１つの外部チャンバ４２とを画成するステップ１２６と、側部ポート２６を開口し、境界流体を排出または除去するステップ１２８とを含んでよい。
【００７３】
方法１１２の一実施形態においては、円筒状ハウジング１６は、円筒状内部形状を有してよく、それにより、ポッティング材料３８は、内部チャンバ４０の周囲に１つの連続的な外部チャンバ４２を画成する。方法１１２の別の実施形態においては、円筒状ハウジング１６は、ダブル「Ｄ」内部形状を有してよく、それにより、ポッティング材料３８は、内部チャンバ４０の周囲に２つの外部チャンバ４２を画成する。
【００７４】
本発明は、本発明の趣旨および基本的属性から逸脱することなく他の形態において具現化することが可能であり、したがって、本発明の範囲内において示唆されるように、先述の明細書ではなく添付の特許請求の範囲に対して参照がなされるべきである。例えば、モジュール１４は、円筒状ハウジングと、一方の端部キャップが入口２４を画成し、他方の端部キャップが出口３２を画成する、２つの端部キャップとを備えてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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