(57)【要約】複数の多孔質中空膜（８）を含んで成る膜モジュール（３）。多孔質中空膜（８）は、ヘッダー（５，６）の間で延在しており、その両端部がヘッダー（５，６）に取り付けられている。一方のヘッダー（６）には、複数の開口部（１２）が形成されている。開口部（１２）は、ガス源および／または液体源（１３，１４，１５）と流体連通状態となっている。他方のヘッダー（６）は、ヘッド・ピース（９）に封止されて接続されており、ヘッド・ピース（９）と流体連通状態となっている。ヘッド・ピース（９）は、更なる別のモジュールの関連するヘッドピースを連結できるような構成となっており、そのように連結されることによって、モジュール・ラック（１７）が形成される。多孔質中空膜（８）の取り付けに使用されるポッティング・ヘッド（６）も開示される。かかるポッティング・ヘッド（６）は、予備成形されたポッティング要素（２９）を有して成る。ポッティング要素（２９）には、硬化性ポッティング材料を受容するための複数のキャビティー（３０）が含まれており、使用に際して、多孔質中空膜（８）が支持される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多孔質中空膜を有して成る膜モジュールであって、
前記多孔質中空膜がヘッダー間で延在するように前記多孔質中空膜の両端部が前記ヘッダーに取り付けられており、
一方のヘッダーには、ガス源および／または液体源と流体連通状態となっている１つ以上の開口部が形成されており、
他方のヘッダーはヘッドピースに接続されて封止されており、前記他方のヘッダーと前記ヘッドピースとが流体連通状態になっており、
前記ヘッドピースが、更なる膜モジュールの関連するヘッドピースと連結して、膜モジュール・ラックを形成するようになっている、膜ジュール。
【請求項２】
ヘッドピースが、濾液が取り出される前記多孔質中空膜の開口端部と流体連通状態となっている濾液導管を含んでいる、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項３】
ヘッドピースが、ガス／空気を膜モジュールに供するためのガス／空気導管を更に含んでいる、請求項２に記載の膜モジュール。
【請求項４】
膜モジュールの断面が正方形または矩形である、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項５】
前記一方のヘッダーより下方にスカート部が設けられている、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項６】
前記多孔質中空膜が垂直に設けられ、液体源には、前記スカート部より下方に配置されている導管にて開口部が含まれている、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項７】
ガス源には、前記スカート部の側壁を通過するように設けられたパイプまたはチューブが含まれており、スカート部にガスを供給する前記パイプまたはチューブの遠位端部が前記一方のヘッダーの開口部より下方に位置している、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項８】
前記パイプまたはチューブが、ヘッドピースのガス／空気導管に接続されている、請求項７に記載の膜モジュール。
【請求項９】
前記ガスと前記液体とを混合した後に、それらを前記一方のヘッダーの開口部に通すように前記スカート部が配置されている、請求項５に記載の膜モジュール。
【請求項１０】
ヘッダー間にて長手方向に延在する１つ以上の支持部材によってヘッダーが相互に間隔を空けて支持されている、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項１１】
支持部材がロッドである、請求項１０に記載の膜モジュール。
【請求項１２】
１つ以上の支持部材が、中空チューブであって、ガス／空気導管からスカート部へとガスを供給するのに用いられる、請求項１０または１１に記載の膜モジュール。
【請求項１３】
前記多孔質中空膜がスクリーンによって包囲されており、それによって、ガス／空気の気泡および液体流れが膜モジュール内に保持される、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項１４】
スクリーンが、ガス／空気の気泡および／または液体に対して実質的に透過性を有していない、請求項１３に記載の膜モジュール。
【請求項１５】
前記多孔質中空膜が、両端をヘッダーに固定された多孔質中空繊維を含んで成り、下方のヘッダーには複数の開口部が形成されている、請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項１６】
多孔質中空繊維の下方端部が封止される一方、多孔質中空繊維の上方端部が開口し、濾液の取出しができるようになっている、請求項１５に記載の膜モジュール。
【請求項１７】
多孔質中空繊維が、束状に分けて配置されている、請求項１５に記載の膜モジュール。
【請求項１８】
前記開口部が、束状の多孔質中空繊維の間に形成された空間に対応するように位置している、請求項１７に記載の膜モジュール。
【請求項１９】
前記開口部には、スロット部、複数のスロット部、または、穴から成る１つ以上の列が含まれる、請求項１７に記載の膜モジュール。
【請求項２０】
束状の多孔質中空繊維が、スロット部の間または穴列の間に位置するようにポッティング・ヘッドにて配置されている、請求項１９に記載の膜モジュール。
【請求項２１】
請求項１に記載の膜モジュールを複数有して成り、複数の膜モジュールが前記ヘッドピースによって一体的に接続されている、膜モジュール・ラック。
【請求項２２】
前記一方のヘッダーが、接続手段によって一体的に接続されている、請求項２１に記載の膜モジュール・ラック。
【請求項２３】
接続手段には、膜モジュールの前記一方のヘッダーに設けられたインターロック機構が含まれる、請求項２２に記載の膜モジュール・ラック。
【請求項２４】
請求項１に記載の膜モジュールのラックを含んだ濾過システムであって、
前記膜モジュールが、濾過すべき供給液体を含むタンク内に垂直に配置されており、
前記膜モジュールの前記多孔質中空膜に膜間圧を加えて、濾液を前記多孔質中空膜の孔に通過させる手段、および
前記多孔質中空繊維の間にて上方へと移動する気泡を生じさせ、多孔質中空繊維の外面を洗浄するために、前記開口部へと連続的または断続的にガスを供給する手段
を有して成る、濾過システム。
【請求項２５】
前記開口部に供給されるガスには、ガスと液体との混合物が含まれる、請求項２４に記載の濾過システム。
【請求項２６】
多孔質中空膜を取り付けるのに使用するポッティング・ヘッドであって、
硬化性ポッティング材料を受容するキャビティーが１つ以上含まれる予備成形ポッティング要素を有して成り、使用に際して、前記多孔質中空膜を支持する、ポッティング・ヘッド。
【請求項２７】
前記ポッティング要素が射出成形プラスチック材料から形成される、請求項２６に記載のポッティング・ヘッド。
【請求項２８】
前記ポッティング要素には、流体を通過させるための貫通孔が１つ以上形成されている、請求項２６に記載のポッティング・ヘッド。
【請求項２９】
前記貫通孔が、前記キャビティーの間に配置されている、請求項２８に記載のポッティング・ヘッド。
【請求項３０】
前記キャビティーには、前記ポッティング要素に形成されたチャンネルが含まれる、請求項２６に記載のポッティング・ヘッド。
【請求項３１】
複数の多孔質中空膜を有して成る膜モジュールであって、
前記多孔質中空膜がヘッダー間で延在するように多孔質中空膜の両端部がヘッダーに取り付けられており、
前記ヘッダーの少なくとも１つが予備成形ポッティング要素を有して成り、前記ポッティング要素には、多孔質中空膜を固定および支持する硬化性ポッティング材料を含んだキャビティーが１つ以上含まれており、また、
前記ポッティング要素には、ガス源および／または液体源と流体連通状態にある貫通孔が１つ以上形成されている、
膜モジュール。
【請求項３２】
前記貫通孔は、前記多孔質中空膜の間に前記ガスおよび／または液体が流れるように、前記キャビティーの間に位置している、請求項３１に記載の膜モジュール。
【請求項３３】
前記多孔質中空膜が束状の膜を有して成り、多孔質中空膜の束と束との間および前記多孔質中空膜間にガスおよび／または液体が流れるようになっている、請求項３２に記載の膜モジュール。
【請求項３４】
前記多孔質中空繊維膜の束が、マットの形態を有している、請求項３３に記載の膜モジュール。
【請求項３５】
前記開口部が噴出口を有して成る、請求項６に記載の膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬膜濾過システムに関している。より詳細には、バイオリアクター・プロセスで使用される膜濾過システムに関している。
【背景技術】
【０００２】
既知の種々の膜濾過システムの多くは、高い膜間圧（ＴＭＰ）で操作する加圧システムを使用することによって、効率的に濾過して高い濾液流束を得ている。このようなシステムは、非常に効率的であるものの、製造、運転および維持には高いコストが必要とされる。タンク内にて垂直方向に自由に取り付けられる膜アレイを用い、ファイバー・ルーメン（fiber lumen）を吸引することによってＴＭＰを得るより簡易なシステムが開発されているものの、加圧システムよりも効率的でないとされている。
【０００３】
かかる既知のシステムは、例えば、イシダ（Ishida）らの米国特許第５１９２４５６号、コート（Cote）らの米国特許第５２４８４２４号、およびゼノン・エンバイロメンタル・インク（Zenon Environmental Inc.）の国際特許公開（WO）第９７/０６８８０号に開示されている。
【０００４】
最近、非加圧式の浸漬膜システムにおいてガス洗浄と逆洗とを組み合せて高い運転効率を実現するシステムが開発されている。このようなシステムの多くは、プロセスの種々の段階で液体およびガスを供給／除去するのに、複雑でコストの高いマニホールディングを必要とする。また、かかるシステムの多くのユーザーにとっては、モジュールの構成および設置が重要となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特に、膜モジュールを形成すべく構成された複数の多孔質膜に関している。かかる多孔質膜は、従来技術で説明したようなファイバー形態を有しているか、または、プレート型膜の形態を有している。
【０００６】
本発明の課題は、浸漬される膜モジュールに対して、簡易で効率的なマニホールディングと取付けとを可能とするシステムを供することによって、従来技術の問題点を克服または少なくとも軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の要旨では、本発明は、複数の多孔質中空膜を有して成る膜モジュールであって、
ヘッダーの間にて多孔質中空膜が延在するように多孔質中空膜の両端部がヘッダーに取り付けられており、
一方のヘッダーは、ガス源および／または液体源と流体連通状態となっている開口部を１つ以上有しており、
他方のヘッダーは、ヘッドピースと接続されて封止されることによって、ヘッドピースと流体連通状態となっており、また
モジュール・ラックが形成されるように、ヘッドピースが、更なる膜モジュールの関連するヘッドピースと連結するように構成されている、
膜モジュールが供される。
【０００８】
多孔質中空膜から濾液が取り出されるように、ヘッドピースは、多孔質中空膜の開口端部と流体連通状態の濾液導管を含んでいることが好ましい。更に好ましくは、ヘッドピースが、ガス／空気を膜モジュールに送るためのガス／空気導管を更に含んでいる。
【０００９】
好ましくは、膜モジュールの断面は正方形状または矩形状になっている。また、ガスおよび／または空気の流れが上述の一方のヘッダーの開口部へと向かうように、そのヘッダーの底面周囲にはスカート部が設けられていることが好ましい。更に、好ましくは、多孔質中空膜が垂直に設けられている。多孔質中空膜が垂直に設けられている場合、液体源としては、スカート部の下方に設けられた「ガスおよび／または液体を移送する導管の開口部」が含まれ得る。更に好ましくは、上述の一方のヘッダーの開口部にはノズルまたは噴出口(jet）などが含まれる。好ましくは、ガス源には、スカート部の側壁を通過するように設けられるパイプまたはチューブが含まれる。かかるパイプまたはチューブによってガスがスカート部へと供給されることになるが、パイプまたはチューブの遠位端部は上述の一方のヘッダーの開口部よりも下方に位置していることが好ましい。ある態様では、パイプまたはチューブは、ヘッドピースのガス／空気導管に接続されている。好ましくは、ガスと液体とが混合された後にガスと液体とが上述のヘッダーの開口部を通ることになるように、スカート部は構成されている。
【００１０】
好ましくは、ヘッダーは、その間で長手方向に延在する１つ以上の支持部材によって、ある間隔を空けて相互に支持されている。かかる支持部材は、好ましくはロッドである。ある態様では、支持部材の少なくとも１つは中空チューブであり、かかる中空チューブはガス／空気導管からスカート部へとガスを供給するのに用いることができる。
【００１１】
ガス／空気の気泡および液体流れがモジュール内に保持されるように、好ましくは、膜の長手方向に沿うようにスクリーンによって中空繊維膜が包囲されている。かかるスクリーンは、ガス／空気の気泡および／または液体に対して透過性（または実質的な透過性）を有していないものであってもよい。
【００１２】
好ましくは、膜モジュールの有する多孔質中空繊維が上方ヘッダーと下方ヘッダーとの間で延在するように多孔質中空繊維の両端部が上方ヘッダーと下方ヘッダーとに固定されており、下方ヘッダーには複数の開口部が設けられている。通常、中空繊維の下方端部は封止される一方、中空繊維の上方端部は開口している。中空繊維の上方端部が開口しているので、濾液を取り出すことができるようになっている。中空繊維は好ましくは束状に分けられて配置されている。
【００１３】
好ましくは、下方ヘッダーの開口部は、中空繊維の束の間の領域に対応する位置に配置されている。好ましくは、下方ヘッダーの開口部は、スロット部（複数のスロット部）、または、穴から成る１つ以上の列から構成されている。好ましくは、束状に分けられた中空繊維は、そのようなスロット部の間または穴列の間のポッティング・ヘッド領域に配置される。
【００１４】
より好ましくは、気泡と液体流れとは、相互に接触後または混合後に下方ヘッダーの開口部を通過することになるものの、ガスのみが同様な過程を経るものであってもよいことを理解されよう。用いられる液体は、膜モジュールに送られる供給液であり得る。中空繊維および／または束状の中空繊維は、ポッティング・ヘッド間にて相互に交差して配置されてもよいものの、交差しない態様が望ましい。
【００１５】
本発明の１つの形態において、上方ポッティング・ヘッドおよび下方ポッティング・ヘッドは、プラスチック材料（典型的には射出成形ナイロン）から形成されるものの、他の適当な成形材料を用いてもよいことを理解されよう。成形されたポッティング・ヘッドを使用することによって、必要なポッティング材料（例えばポリウレタン）の量を減じつつも、ポッティング・ヘッドの形状を複雑な形状にして強固な取付け及び接続を行うことができる。これによって、取付け及び接続に関するコストを減じることができると共に、取付け及び接続に際して柔軟性がもたらされる。
【００１６】
本発明の第２の要旨では、第１の要旨の膜モジュールを複数含んで成り、複数の膜モジュールが上述のヘッドピースによって一体的に接続されている膜モジュール・ラックが供される。好ましくは、複数の下方ヘッダーが接続手段によって相互に接続されている。好ましくは、かかる接続手段は、モジュールの下方ヘッダーに隣接して設けられるインターロック機構によって供され得る。更に好ましくは、そのようなインターロック機構は、隣接するヘッダーを連結すべく相互に滑動し、余分な遊び（または緩み）部分を除かなくてもよいガイド部である。
【００１７】
通常、濾液は吸引によって中空繊維から取り出すことができるものの、ＴＭＰを供するものであれば、いずれの適当な手段が用いられてもよい。
【００１８】
更に好ましい態様では、第２の態様の膜モジュール・ラックを含んだ濾過システムであって、上述の膜モジュールが、濾過すべき供給液体を含むタンク内に垂直に配置されており、
膜モジュールの多孔質中空膜に膜間圧を加えて、濾液を多孔質中空膜の孔に通す手段、および
多孔質中空繊維の間を上方に移動する気泡を生じさせ、多孔質中空繊維の外面を洗浄（又はこすり洗い、scour）するために、下方ヘッダーの開口部に連続的または断続的にガスを供給する手段
を有して成る濾過システムが供される。
【００１９】
好ましくは、下方ヘッダーの開口部に供給されるガスには、ガスと液体との混合物が含まれる。
【００２０】
本明細書でいう「ガス」という用語には、空気、ガス混合物およびオゾンなどを含んだガスが含まれることに留意されたい。
【００２１】
本発明の態様は、バイオリアクター用途で用いられる微多孔質繊維膜に関して説明するものの、本発明は膜モジュールのいずれの形態に対しても等しく適用され、液体フィードから望ましくない固形分を除去する種々の濾過システムに採用できることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１および図２を参照して説明すると、本発明の膜モジュール３には、断面が正方形のアレイまたは束（もしくはバンドル）から成る中空繊維膜４であって、断面が略正方形の上方ポッティング・ヘッド５と下方ポッティング・ヘッド６との間で長手方向に延在する中空繊維膜４が設けられている。正方形の膜モジュールについて説明するものの、矩形または三角形などの規則正しいまっすぐした側辺を有する他の形状も可能であることを理解されたい。このような断面形状を有することによって、モジュールをより密に充填することが可能となっている。
【００２３】
長手方向に延在する複数のスペーサー支持ロッド７（spacer supporting rod）は、上方ポッティング・ヘッド５と下方ポッティング・ヘッド６との間に配置されている。このような支持ロッド７は、好ましくは、ポッティング法によって上方ポッティング・ヘッド５および下方ポッティング・ヘッド６に注封される。
【００２４】
スクリーンまたはスリーブ（図示せず）は、中空繊維膜の束４を包囲しており（中空繊維膜の束４の長手方向側が包囲されており）、中空繊維８を相互に緊密に保持する機能を有している。そのため、ハンドリングに際して中空繊維同士が必要以上に動くことが防止されており、損傷も防止される。また、スクリーンは、ガス及び混合液体(mixed liquor)を膜モジュール３内に取り込む機能を有している。
【００２５】
中空繊維８のルーメンから濾液が取り出されるように、中空繊維８は上方ポッティング・ヘッド５において開口している。その一方、下方ポッティング・ヘッド６では中空繊維８が封止されている。モジュール状のヘッドピース９は、上方ポッティング・ヘッド５に取り付けられて封止されており、ヘッドピース９と中空繊維８の開口端部とが流体連通状態となっている。ヘッドピース９は、ポッティング・ヘッド５より上方で延在する一対の導管１０,１１を含んでいる。導管１０は濾液導管であり、導管１１はガス／空気導管である。
【００２６】
下方ポッティング・ヘッド６は複数の開口部１２を有している。開口部１２はスロット部として下方ポッティング・ヘッド６に分配されて配置されており、スカート部領域で形成されたガス/空気と混合液体との２相混合物がスロット部を通過できるようになっている。スロット形状の開口部１２を示しているものの、開口部の形態および形状としては、密な間隔を有する穴から成る線状アレイを含むものであってもよいことを理解されたい。中空繊維８は、束状に分けられた形態４でポッティング・ヘッド５，６に固定されている。スロット部１２は、中空繊維８の束４の間を介してスカート部領域１３と連通しているので、使用に際して、気泡および混合液体が束状の中空繊維８の間に分配される。
【００２７】
下方ポッティング・ヘッド６には、下向きに延在するスカート部１３が設けられている。スカート部１３は、ガス／空気および混合液体を下方ポッティング・ヘッド６のスロット部１２へと移送させる機能を有している。ドロッパー・チューブ（dropper tube）１４は、ヘッドピース９のガス／空気導管１１からスカート部１３の側部にまで延在しており、使用に際して、ガス／空気をスカート部１３の内部に供給するように機能する。ある態様では、１つ以上のスペーサー支持ロッド７が中空構造を有している。従って、ドロッパー・チューブ１４の代わりに、そのようなスペーサー支持ロッド７を用いて、導管１１からスカート部１３へとガスを供給してもよい。
【００２８】
混合液体パイプ１５は、スカート部１３よりも下方に配置されている。混合液体パイプ１５には、混合液体をスカート部１３へ供給するための噴出口（または吐出口）１６が設けられている。スカート部１３は、ガス／空気と噴出口１６からの混合液体とを閉空間で混合してから下方ポッティング・ヘッド６のスロット部１２へと送ることができるように機能する。場合によっては、混合液体パイプを省略してよく、その場合、供給タンク１８内で混合を行うことによって、スカート部への供給が行われることになる。
【００２９】
図３〜６に最も良く示すように、上述したような膜モジュール３は、ヘッドピース９と接続されることによってモジュール・ラック（module rack）１７内へと組み込まれる。このように組み込まれることによって、膜モジュール３が懸架されたマニホールド・ラック・サポート（manifold rack support）が形成される。所望の場合、膜モジュール３を下方ポッティング・ヘッドに接続してもよい。典型的には、下方ポッティング・ヘッド６には、モジュールを垂直方向に一体的に滑動させることを可能にするインターロック機構（interlocking formation）が設けられている。他の形態のインターロック機構およびクリップ機構も可能であることを理解されよう。このような機構では、各々の膜モジュール３のための上述のスクリーンを、それと同様にモジュール・ラックを少なくとも部分的に包囲するラック・スクリーン（rack screen）に置き換えてもよい。
【００３０】
モジュール・ラック１７は、セルまたはフィード・タンク１８に配置されており、端側に設けられたモジュールのヘッドピース９の導管１０および１１と、メイン濾液ヘッダー１９およびガスヘッダーとがそれぞれ連結されている。メイン・ガスヘッダー２０と各ラック１７の導管１１との接続にはホース２１が用いられる。
【００３１】
セル１８の底部２２に沿って延在する混合液体パイプ１５の上方にラック１７が懸架されることになる。尚、混合液体パイプ１５においては、各々の膜モジュール３のスカート部１３より下方の位置に間隔を空けて噴出口１６が配置されている。かかる態様では、混合液体ヘッダー２３が、セル１８の一方の側部に配置され、混合液体パイプ１５の各々と混合液体源（図示せず）とを接続している。他の態様では、セルの両側に混合液体ヘッダーを設けてもよい。
【００３２】
図７ａ〜７ｃには、ヘッドピース９を詳細に示している。ヘッドピース９は、相互に平行に延在する一対の円筒形状の導管１０および１１を含んでいる。ガス／空気導管１１は、濾液導管１０の上方に位置している。下方の濾液導管１０は、開口した壁部２４を有しており、濾液導管１０と連結フランジ２５とが流体連通状態となる。尚、連結フランジ２５は、使用に際して、各々の膜モジュール３の上方ポッティング・ヘッド５と接続され封止される。ヘッドピース９の端部２６には、複数の膜モジュール３のヘッドピース９を相互に封止して接続するための構成２７が設けられている。複数の膜モジュール３のヘッドピース９が相互に接続されることによって、モジュール・ラック１７が形成される。関連する導管１０,１１は、相互にラックに沿って流体連通状態となる。また、ラック１７が形成されることによって、ヘッドピース９は、膜モジュール３を支持するのに十分な強度を有するようになる。
【００３３】
中空の蛇口管２８は、上方のガス導管１１から延在しており、ドロッパー・チューブ１４と接続できるようになっている。
【００３４】
図８ｃ、図９および図１０には、下方ポッティング・ヘッド５がより詳細に示されている。かかる態様では、下方ポッティング・ヘッド５は、射出成形プラスチック材料（典型的にはナイロン）から予備成形されたポッティング要素（preformed potting element）２９を有して成る。ここで、中空繊維膜の取付けに必要とされる硬化性ポッティング材料（通常はポリウレタン）の量を最小限にすることによって、相当のコストダウンを図れることを見出した。
【００３５】
図９を参照すると、下方ポッティング・ヘッド５が予備成形ポッティング要素（またはプレフォームされたポッティング要素）２９を有して成り、かかる予備成形ポッティング要素２９に、間隔を空けて平行に延在する複数の膜挿入用チャンネル３０が形成されていることが分かる。ポッティング要素２９の各コーナーには、キャビティー３２が成形されており、スペーサー支持ロッド７の端部を受容できるようになっている。好ましくは、スペーサー支持ロッド７を受容するキャビティー３２は、中空繊維８のためのポッティング・チャンネル３０から独立して壁に設けられる。これにより、スペーサー支持ロッド７とは別個に中空繊維８をポッティングすることができるので、正確かつ容易に中空繊維の遊び（または緩み）を得ることができる。まず、中空繊維８を緩みなくポッティングし、中空繊維８の周囲のポッティング材料が部分的または十分に硬化した後で、スペーサー支持ロッド７をキャビティー内へと下方向に動かしてポッティングする。これによって、中空繊維８とは別個にスペーサー支持ロッド７をポッティングできる。スペーサー支持ロッド７を下方向に移動する距離の分だけ、中空繊維に遊び（または緩み）が得られることになり、中空繊維８を把持および操作する必要はない。このことは、損傷を与えることなく中空繊維の把持および操作が困難とされるマット（ｍａｔ）形態の中空繊維８の場合に特に有利である。
【００３６】
ポッティング要素２９において対向するように対を成す側部３５および３６には、垂直方向に延在するモジュール式の一対のインターロック・クリップ(interlock clip)３３および３４が設けられている。また、かかる態様では、ドロッパー・チューブ１４を保持するチューブ・クリップ３７が、ポッティング要素２９の一方の側部に成形によって形成されているものの、別個の非一体型のクリップを用いてもよいことを理解されよう。更に、かかる態様では、スカート部１３の取付けに用いられるスカート・クリップ・レッジ（skirt clip ledge）３８は、ポッティング要素２９にて対向する側部３９および４０の下側エッジに形成されている。尚、スカート部１３をポッティング要素２９に取り付けることができる構成であればいずれの構成であってもよく、そのような構成を対向する側部３９および４０のいずれの適当な箇所に設けてもよいことを理解されよう。
【００３７】
図１０は、下方ポッティング・ヘッド５の下側を示している。チャンネル３０の間の領域は、スロット部１２の下方にて流体分配開口部４１を形成すべく開口している。
【００３８】
使用に際して、中空繊維膜が挿入されるチャンネル３０は、硬化性ポッティング材料によって少なくとも部分的に満たされ、その中に、中空繊維膜８がポッティングされる。これによって、必要なポッティング材料の量を減じつつも耐久性を有する強固なポッティング・ヘッドを得ることができる。
【００３９】
図１１および図１２を参照して説明すると、上方ポッティング・ヘッド６は、典型的なポッティング材料（例えばポリウレタン）から形成されているポット部（図示せず：尚、ポット部内に中空繊維膜８の上端部が注封されることになる）を包囲して補強するポッティング・インサート（potting insert）４２を有して成る。ポッティング・インサート４２には、Ｏ−リング・シールを受けるように上側部の周囲に延在する上側開口溝部４３が設けられている。ポッティング・インサート４２の各コーナーには、スペーサー支持ロッド７を受けるロッド位置決め部（rod location formation）４４が設けられている。各々のロッド位置決め部４４には、螺旋切りされたステンレス製インサート部４５が設けられている。ステンレス製インサート部４５とスペーサー支持ロッド７とは相互に螺合できるようになっている。インサート４２の下側においては開口部４６が形成されており、ポッティング材料と楔止できるようになっている。
【００４０】
次に、図１３を参照することによって、バイオリアクター構成における操作について説明する。使用に際しては、メイン・ヘッダー２３、パイプ１５および噴出口１６を介して膜モジュール３内に混合液体が供給される。混合液体は、スカート部１３の底側から供給された後、スカート部１３内にてガス（典型的には空気）と混合される。これによって、ガス/空気と混合液体とから成る２相ストリームが得られる。空気は、ヘッドピース９のガス／空気導管１１に接続されているドロッパー・チューブ１４を介してスカート部内１３へ供給される。尚、ガス／空気導管１１は、ホース２１を介してメイン・ガス／空気ヘッダー２０に接続されている。
【００４１】
スカート部で形成された混合液体とガスとの混合物は、その後、下方ポッティング・ヘッド６の開口部１２を通って上方向に移動し、中空繊維膜の束へと送られる。濾液は、繊維ルーメンから取り出された後、上方ポッティング・ヘッド５に設けられた中空繊維の開口端部からヘッドピース９へと移送される。ヘッドピース９では、濾液は、壁開口部２４を介して濾液導管１０へと移送し、モジュール・ラック１７の連結されたヘッドピースに沿ってメイン濾液ヘッダー１９まで移送される。そして、濾液ヘッダー１９を吸引することによって中空繊維膜から濾液が取り出されることになる。
【００４２】
尚、バイオリアクター関して説明したが、本発明のシステムは、地上水または飲料水の処理、下水廃棄処理／生物学的廃棄処理に用いることができ、また、活性スラッジなどの系と組み合わせて用いることができる。
【００４３】
本発明の更なる態様および更なる例示は、本発明の概念および範囲から逸脱することなく可能であることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の膜モジュールの１つの態様を簡易に示した端面図である。
【図２】図２は、図１の膜モジュールを簡易に示した端面図である。
【図３】図３は、本発明の１つの態様の濾過システムの１つのセルを簡易に示した側部断面図であり、図１および図２に示す膜モジュール・ラックが表されている。
【図４】図４は、幾つかの膜モジュール・ラックが設けられた図３のセルを示した平面図である。
【図５】図５は、図３のセルの正面側を示した模式的な斜視図である。
【図６】図６は、図３のセルの背面側を示した模式的な斜視図である。
【図７ａ】図７ａは、図１の膜モジュールと関連して使用されるヘッドピースを示した端面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、図１の膜モジュールと関連して使用されるヘッドピースを示した下側図である。
【図７ｃ】図７ｃは、図１の膜モジュールと関連して使用されるヘッドピースを示した斜視図である。
【図８ａ】図８ａは、図１の膜モジュールに使用される束状の中空繊維膜および上方ポッティング・ヘッドおよび下方ポッティング・ヘッドを示した平面図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図１の膜モジュールに使用される束状の中空繊維膜および上方ポッティング・ヘッドおよび下方ポッティング・ヘッドを示した側面図である。
【図８ｃ】図８ｃは、図１の膜モジュールに使用される束状の中空繊維膜および上方ポッティング・ヘッドおよび下方ポッティング・ヘッドを示した下側図である。
【図９】図９は、図８ｃの下方ポッティング・ヘッドの上側を示した斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の下方ポッティング・ヘッドの下側を示した斜視図である。
【図１１】図１１は、図８ａの上方ポッティング・ヘッドのポッティング・インサートの下側を示した等角図である。
【図１２】図１２は、図１１のポッティング・インサートの上側を示した等角図である。
【図１３】図１３は、図１の膜モジュールの底部を簡易に示した断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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