(57)【要約】  懸濁液に浸漬された透過性中空膜（７）の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の該透過性中空膜（７）を洗浄する方法および装置であって、該懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、該洗浄方法が、膜内または膜上に保持された固体の少なくとも一部を除去するために、膜と懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む。また、液体に加わる重力によって圧力差を与えることについても開示する。
2008526497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の前記透過性中空膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記洗浄方法が、
（ｉ）前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法。
【請求項２】
前記機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、前記膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記懸濁液が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の前記懸濁液とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記運動が振動的である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
膜濾過システムで使用される透過性中空膜の表面から保持された固体を洗浄する方法であって、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記膜がその中に浸漬された液体との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法。
【請求項１０】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記液体に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記運動が振動的である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記圧力差が、繊維内腔から重力下で液体を引き出すことによって生み出される方法。
【請求項１７】
前記懸濁液が密閉容器内に収められており、前記容器への液体の重力供給によって前記膜の供給側に圧力が加わるように、前記懸濁液が重力下で前記容器へと供給される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記懸濁液が開放容器内に収められており、前記圧力差が、前記膜内腔から液体をサイフォン作用で吸い上げることによって生み出される方法。
【請求項１９】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、前記方法がさらに、
（ｂ）前記濾過を一時停止するステップと、
（ｃ）前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップと、
（ｄ）除去された微粒子物質を含む液体を取り除くステップと、
（ｅ）前記濾過を再開するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
前記機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、前記膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記懸濁液が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の前記懸濁液とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項４に記載の方法。
【請求項２４】
前記運動が振動的である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の前記透過性中空膜を含む濾過システムであって、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記システムが、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段を含め、前記膜を洗浄する手段を含むシステム。
【請求項２８】
前記機械的撹拌手段が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行う手段を含む、請求項２７に記載の濾過システム。
【請求項２９】
前記懸濁液を保持する容器を含んでおり、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項２８に記載の濾過システム。
【請求項３０】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項２８または請求項２９に記載の濾過システム。
【請求項３１】
前記運動が振動的である、請求項３０に記載の濾過システム。
【請求項３２】
前記容器および／または膜が軸の周りに固定されており、前記運動が前記軸に対するものである、請求項２９に記載の濾過システム。
【請求項３３】
液体に浸漬された１つもしくは複数の透過性中空膜と、濾過の間に前記透過性中空膜の表面から前記中空膜上に保持された固体の少なくとも一部を洗浄する手段とを含む膜濾過システムであって、前記洗浄手段が、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記膜がその中に浸漬された液体との間に機械的撹拌を引き起こす手段を含むシステム。
【請求項３４】
前記機械的撹拌手段が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行う手段を含む、請求項３３に記載の濾過システム。
【請求項３５】
前記懸濁液を保持する容器を含んでおり、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項３４に記載の濾過システム。
【請求項３６】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項３４または請求項３５に記載の濾過システム。
【請求項３７】
前記運動が振動的である、請求項３６に記載の濾過システム。
【請求項３８】
前記容器および／または膜が軸の周りに固定されており、前記運動が前記軸に対するものである、請求項３５に記載の濾過システム。
【請求項３９】
前記機械的撹拌手段がモータ駆動手段を含む、請求項２７または請求項３３に記載の濾過システム。
【請求項４０】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、懸濁液から微粒子物質を取り除くために前記懸濁液を処理する装置であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与える手段を含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
圧力差を与える前記手段が、繊維内腔から重力下で液体を引き出す手段を含む装置。
【請求項４１】
前記懸濁液を収める密閉容器と、前記容器への液体の重力供給によって前記膜の供給側に圧力が加わるように前記懸濁液を重力下で前記容器に供給する手段とをさらに含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段をさらに含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、懸濁液から微粒子物質を取り除くために前記懸濁液を処理する装置であって、
（ａ）開放容器に収められた懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与える手段を含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
圧力差を与える前記手段が、膜内腔から液体をサイフォン作用で吸い上げる手段を含む装置。
【請求項４４】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段をさらに含む、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップをさらに含む、請求項１６または請求項１８に記載の微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜濾過システムに関し、より詳細には、世界の僻地の低開発圏で、または標準的な社会／経済／生活基盤（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が自然災害や人災によって損傷もしくは破壊された場所で使用できる、単純で低コストの濾過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
開発途上国の多くの地域で、清浄な飲料水が不足している。また、さらに僻地では電気を利用することができない。そのような地域では、高価で多くのエネルギーを消費する水濾過システムの使用は、現実的ではない。多孔質膜を用いる濾過システムが長年にわたって使用されてきたが、これらのシステムは、高価な機器と、複雑なポンプ／弁／洗浄システムとを必要とする。通常、大きな共同体に供給する大規模システムが使用される場合に、費用が正当化される。
【０００３】
貧困開発途上国、および／または、規模の経済が可能ではなく、すぐに利用できる電気が限られている、もしくは存在しない僻地では、高品質の飲料水をただ１軒の農家や小さな農村などの小規模または限られた規模で供給できる、単純で低コストの濾過システムが必要である。
【特許文献１】国際公開第９８／２８０６６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術の欠点の少なくとも１つの克服もしくは改善、または有用な代替手段の提供に努める。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様によれば、本発明は、懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の該透過性中空膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記洗浄方法が、
ｉ）保持された固体の少なくとも一部を除去するために、膜と懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法を提供する。
【０００６】
好ましくは、該方法が、機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップを含む。
【０００７】
他の態様によれば、本発明は、膜濾過システムで使用される透過性中空膜の表面から保持された固体を洗浄する方法であって、保持された固体の少なくとも一部を除去するために、膜と該膜がその中に浸漬された液体との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法を提供する。
【０００８】
好ましくは、機械的撹拌が、膜を液体に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる。液体は、通常、容器内で保持されており、該容器は、大気に開放されていても密閉されていてもよい。このような配置では、撹拌は、容器とその中の液体とを（１つもしくは複数の）膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こすことができる。そのような運動には、とりわけ、回転、容器の軸に沿った横方向運動、および／または揺動運動が含まれる。運動が振動的であることが好ましい。
【０００９】
該洗浄方法は、液体逆洗、および／または適切な洗浄剤を使用する膜の化学洗浄を用いて補うことができる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）微粒子物質の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
圧力差が、繊維内腔から重力下で液体を引き出すことによって生み出される方法が提供される。
【００１１】
この方法の一形態では、懸濁液を密閉容器内に収めることができ、該懸濁液は、容器への液体の重力供給によって膜の供給側に圧力が加わるように、かつ／または膜内腔からの重力流によって該膜内腔に吸引力が加わるように、重力下で容器へと供給される。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）微粒子物質の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
懸濁液が開放容器内に収められており、圧力差が、膜内腔から液体をサイフォン作用で吸い上げることによって生み出される方法が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）微粒子物質の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、前記方法がさらに、
（ｂ）前記濾過を一時停止するステップと、
（ｃ）保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、膜と懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップと、
（ｄ）除去された微粒子物質を含む液体を取り除くステップと、
（ｅ）前記濾過を再開するステップと、
を含む方法が提供される。
【００１４】
一実施形態では、該方法は、機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップを含む。
【００１５】
他の態様では、本発明は、ここに記載の様々な方法を実施する装置を含む。
【００１６】
ここで、本発明の望ましい諸実施形態について、ほんの一例として添付図面に即して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照すると、濾過デバイス５は、その中に配置されたＯリング９によって封止された濾液カップ８を備えた濾過モジュール７を有する、開口端管状容器６を含む。ホース１０が、その一端では濾液カップ８に、その他端では外部コンテナ１１に連結される。
【００１８】
該濾過モジュールは、本出願人らの特許文献１に記載のタイプのものであるが、適切な任意の膜濾過デバイスを使用できることが理解されよう。ただし、このモジュールでは、曝気（ｇａｓ  ｓｃｏｕｒｉｎｇ）が使用されず、下側ポット内の開口部は、モジュールから供給液を取り除くために使用される。
【００１９】
濾過モードで動作しているときには、濾液カップ８を通じて膜内腔に加わるサイフォン作用によって膜の両側に圧力差が生み出される。濾液は、大気圧下でカップ８からホース１０を通って外部コンテナ１１へと引き出される。濾液ラインに吸引デバイスを追加することによって、膜にさらなる吸引圧力を加えることができる。利点は、膜の両側の圧力差が大気圧に制限されており、したがって膜の過剰なファウリング（ｆｏｕｌｉｎｇ）を回避できることである。
【００２０】
モジュール底部の膜は、濾液と供給液とが物理的に隔てられたままとなるように、供給部から遮断される。底部ポット１２の開口部（図示せず）は、モジュール７の洗浄を容易にする。
【００２１】
時間が経つと、膜のファウリングが原因で濾過流量が減少する。濾過プロセスが低圧操作であるので、膜の濾液側（ｆｉｌｔｒａｔｅ  ｓｉｄｅ）に形成されたファウリング物質（ｆｏｕｌａｎｔ）は、機械的撹拌によって容易に取り除かれる。
【００２２】
膜の洗浄に使用される機械的撹拌は、後述するいくつもの形態をとることができる。
【００２３】
開放容器６を使用するこの実施形態では、膜モジュール７を管状容器６の内側で急激に上下させることによって、かつ／または該モジュール７をその長手軸の周りで振動させることによって、膜に撹拌が加えられる。内側の膜から固体を取り除くのに役立つように、下側ポット１２の穴が、上下操作の間の水力学的運動によって撹拌の提供を助ける。
【００２４】
他の撹拌形態は、下側ポット１２の穴を通じて膜を揺り動かすための泡を作り出すためにガス圧を加えるものとすることができる。あるいは、膜モジュール７が水平に置かれている場合、ガスをモジュールの長さに沿って加えることもできる。
【００２５】
撹拌後、管容器６は、除去された不純物を含む濃縮液を取り出して空にされ、再充填される。液体を取り出して空にするステップは、容器６から液体を流すことによって、容器の基部を通じて液体を排出することによって、かつ／または容器から液体をポンプで汲み出す、もしくはサイフォン作用で吸い上げることによって実施することができる。供給液によっては、濾過流量を回復するために、連続的な撹拌／排出／充填サイクルが必要なことがある。洗浄が完了したら、膜モジュール７、濾液カップ８、およびホース１０は、濾過を再開するために水でプライミングされる。
【００２６】
図２は、図１の実施形態に関して記載したものに対して、濾過モジュールが上下逆さまにされた一実施形態を示す。供給液は、開放または密閉管状容器６に供給される。ここに示した実施形態では、管状容器６は、ねじ式エンドキャップ１４上の供給連結部１３で密閉される。密閉容器６の場合、エンドキャップ１４を封止する前に該容器６をプライミングしなければならない。あるいは、プライミング中の通気を可能にするために、エンドキャップを封止し、通気弁を設置することもできる。供給物は、供給液に加わる正の上部圧力によってモジュール７内を押し進められる。濾液ホース１０をサイフォン作用で吸い上げることによって、膜の両側にさらなる圧力差を与えることができる。モジュール７は、Ｏリング９によってそこで封止された濾液カップ８内に配置される。清浄な濾液が、モジュール７から濾液カップ８を通って出て、ホース１０を通り、コンテナ１１内に回収される。図１に示した構成と同様に、モジュール７の上端１５の穴は、洗浄操作を助ける。
【００２７】
密閉容器の利点は、より大きな濾過流量をもたらすために、ヘッダタンクまたは他の任意の増圧デバイスを使用して膜の両側にさらなる圧力差を与えることができることである。
【００２８】
図１の実施形態と同様に、洗浄は、モジュール７内の液体に対する膜の機械的撹拌によって実施される。モジュール７は、管状容器６から取り出して洗浄することもでき、または容器６内に置いたままアセンブリ全体を撹拌してファウリング物質をゆるませる（ｌｏｏｓｅｎ）こともできる。モジュールが管状容器６内に据え付けられたままである場合、容器６が少なくとも部分的に液体で充填された状態で洗浄を実施しなければならない。密閉容器が使用される場合、膜に対して液体を撹拌できるように、容器内の液体は、望ましくは部分的に取り除かれる。
【００２９】
撹拌後、容器６は、再び、除去された不純物を含む濃縮液を取り出して空にされ、再充填される。供給水によっては、濾過流量を回復するために、連続的な撹拌／排水／充填サイクルが必要なことがある。容器６を空にする間に機械的撹拌を継続することが有利である。洗浄が完了したら、管状容器６およびモジュール７は、濾過を再開するために液体でプライミングされる。
【００３０】
図３〜６は、モジュールをどのように機械的に撹拌できるかに関する様々な実施形態を示す。ここに示される方法が包括的ではなく、ここに記載の本発明の範囲から逸脱することなく様々な機械的撹拌方法を使用できることが理解されよう。
【００３１】
図３は、モジュール７に連結された外部のＴ字形ハンドル１９を使用してモジュール７を回転させることによって容器内でモジュール７が撹拌される、密閉容器６を示す。モジュール７は、通常、ここに示したように振動式に回転される。別法として、モジュール７を静止させたまま容器６を回転させることもでき、または両者の反対方向の運動の組合せを使用することもできる。容器６内の液体の撹拌を助けるために、該容器６内にフィンなど（図示せず）を設けることができる。容器６が水平またはいずれか所望の傾斜角度に位置決めされた状態で、同様の作業を実施することができる。
【００３２】
図４は、中心横軸の周りで容器６を前後に揺動させることができるように、該容器６がピボット２０上に据え付けられた配置を示す。
【００３３】
図５は、中心横軸の周りで容器６を前後に揺動させることができるように該容器６がクレードル２１上に据え付けられた、図４に類似の配置を示す。
【００３４】
図６は、容器６が水平位置に設置され、その長手軸に沿って前後に振動される配置を示す。容器６が垂直またはいずれか所望の傾斜角度に位置決めされた状態で、同様の作業を実施することができる。
【００３５】
図７を参照すると、液体逆洗を用いる膜モジュールの可能な一実施形態が示されている。ここに記載の発明とともに様々な逆洗形態を使用できることが理解されよう。
【００３６】
図７では、モジュール７が、ポート２４に連結された弁２３によって制御される入口供給ライン２２を有する容器６内に位置決めされる。また、出口排出ライン２５もポート２４に連結され、弁２６によって制御される。上側ポット１５は、透過液を、モジュール７内の膜から、ポート２８に連結されて弁２９によって制御される出口透過液ライン２７を通って引き出すように配置される。また、逆洗ライン３０が、ポート２８および逆洗コンテナ３１に連結される。容器の充填および排出の間に空気を通気するために、容器６の最上部に通気弁３２が設けられる。
【００３７】
使用時には、この配置は、図１に示した実施形態に類似の形で動作する。供給液は、供給ライン２２および開放弁２３を通って密閉容器６へと供給される。弁２６は、閉止されたままである。容器が充填されるまで、通気弁３２は、開放されたままである。透過液は、サイフォン効果を受けて透過液ライン２７および開放弁２９を通って引き出される。液体逆洗が必要なときには、弁２３および２９が閉止され、弁２６および３２が開放される。この結果、液体が容器６から排出ライン２５を通って排出され、コンテナ３１からの逆洗が大気圧を受けてポート２８および膜内腔を通って引き戻されることになる。また、透過液を使用する通常の液体逆洗のほかに、該配置を使用して、コンテナ３１から適切な濃度の化学洗浄剤が供給される化学洗浄を提供することもでき、該コンテナ３１は、開放コンテナもしくはブラダー装置とすることができる。
【００３８】
図８は、膜間圧力（ＴＭＰ：  ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、濾液流量、透過度、および供給側ファウリングインデックス（ＦＦＩ：  ｆｅｅｄ  ｆｏｕｌｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）の経時変化のグラフを示す。このグラフは、膜のファウリングの増加につれて、ＴＭＰが増大し、透過度および濾過流量が減少する様子を示す。膜の機械的撹拌洗浄後、ＴＭＰが減少し、透過度および濾過流量が増大する。
【００３９】
該方法の機械的撹拌ステップを、手作業で実施でき、かつ／または適切な形態の機械駆動装置を追加することによって自動化できることが、当業者には明らかである。
【００４０】
ここに記載の発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態および例示が可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による濾過モジュールの一実施形態の概略側断面図である。
【図２】本発明による濾過モジュールの第２の実施形態の概略側断面図である。
【図３】濾過モジュールの機械的撹拌を引き起こす一配置の概略側面図である。
【図４】濾過モジュールの機械的撹拌を引き起こす他の配置の概略側面図である。
【図５】濾過モジュールの機械的撹拌を引き起こす他の配置の概略側面図である。
【図６】濾過モジュールの機械的撹拌を引き起こす他の配置の概略側面図である。
【図７】本発明による濾過モジュールの他の実施形態の概略側面図である。
【図８】本発明の一実施形態による膜モジュールに関して経時的に測定された、膜間圧力、透過度、流量、および供給ファウリングインデックス（ＦＦＩ）のグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
５  濾過デバイス
６  管状容器
７  濾過モジュール
８  濾液カップ
９  Ｏリング
１０  ホース、濾液ホース
１１  外部コンテナ
１２  底部ポット、下側ポット
１３  供給連結部
１４  ねじ式エンドキャップ
１５  上端、上側ポット
１９  Ｔ字形ハンドル
２０  ピボット
２１  クレードル
２２  入口供給ライン
２３  弁
２４  ポート
２５  出口排出ライン
２６  弁
２７  出口透過液ライン
２８  ポート
２９  弁
３０  逆洗ライン
３１  逆洗コンテナ
３２  通気弁
【図１】
2008526497.tif 000003
【図２】
2008526497.tif 000004
【図３】
2008526497.tif 000005
【図４】
2008526497.tif 000006
【図５】
2008526497.tif 000007
【図６】
2008526497.tif 000008
【図７】
2008526497.tif 000009
【図８】
2008526497.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月25日(2006.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の前記透過性中空膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記洗浄方法が、
（ｉ）前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法であって、
前記機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、前記膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップをさらに含む方法。
【請求項２】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記懸濁液が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の前記懸濁液とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記運動が振動的である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
膜濾過システムで使用される透過性中空膜の表面から保持された固体を洗浄する方法であって、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記膜がその中に浸漬された液体との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法。
【請求項９】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記液体に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記運動が振動的である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記圧力差が、繊維内腔から重力下で液体を引き出すことによって生み出される方法。
【請求項１６】
前記懸濁液が密閉容器内に収められており、前記容器への液体の重力供給によって前記膜の供給側に圧力が加わるように、前記懸濁液が重力下で前記容器へと供給される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記懸濁液が開放容器内に収められており、前記圧力差が、前記膜内腔から液体をサイフォン作用で吸い上げることによって生み出される方法。
【請求項１８】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、前記方法がさらに、
（ｂ）前記濾過を一時停止するステップと、
（ｃ）前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップと、
（ｄ）除去された微粒子物質を含む液体を取り除くステップと、
（ｅ）前記濾過を再開するステップと、
を含む方法であって、前記機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、前記膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップをさらに含む方法。
【請求項１９】
前記機械的撹拌が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記懸濁液が容器内で保持されており、前記撹拌が、前記容器とその中の前記懸濁液とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記運動が振動的である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記膜の液体逆洗ステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
洗浄剤を使用する前記膜の化学洗浄ステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の前記透過性中空膜を含む濾過システムであって、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記システムが、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段を含め、前記膜を洗浄する手段を含むシステム。
【請求項２６】
前記機械的撹拌手段が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行う手段を含む、請求項２５に記載の濾過システム。
【請求項２７】
前記懸濁液を保持する容器を含んでおり、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項２６に記載の濾過システム。
【請求項２８】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項２６または請求項２７に記載の濾過システム。
【請求項２９】
前記運動が振動的である、請求項２８に記載の濾過システム。
【請求項３０】
前記容器および／または膜が軸の周りに固定されており、前記運動が前記軸に対するものである、請求項２７に記載の濾過システム。
【請求項３１】
液体に浸漬された１つもしくは複数の透過性中空膜と、濾過の間に前記透過性中空膜の表面から前記中空膜上に保持された固体の少なくとも一部を洗浄する手段とを含む膜濾過システムであって、前記洗浄手段が、前記保持された固体の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記膜がその中に浸漬された液体との間に機械的撹拌を引き起こす手段を含むシステム。
【請求項３２】
前記機械的撹拌手段が、前記膜を前記懸濁液に対して動かす、またはその逆を行う手段を含む、請求項３１に記載の濾過システム。
【請求項３３】
前記懸濁液を保持する容器を含んでおり、前記撹拌が、前記容器とその中の液体とを前記膜に対して動かす、またはその逆を行うことによって引き起こされる、請求項３２に記載の濾過システム。
【請求項３４】
前記運動に、次のタイプの運動：回転、前記容器の軸に沿った横方向運動、揺動運動のうちの１つもしくは複数が含まれる、請求項３２または請求項３３に記載の濾過システム。
【請求項３５】
前記運動が振動的である、請求項３４に記載の濾過システム。
【請求項３６】
前記容器および／または膜が軸の周りに固定されており、前記運動が前記軸に対するものである、請求項３３に記載の濾過システム。
【請求項３７】
前記機械的撹拌手段がモータ駆動手段を含む、請求項２５または請求項３１に記載の濾過システム。
【請求項３８】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、懸濁液から微粒子物質を取り除くために前記懸濁液を処理する装置であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与える手段を含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
圧力差を与える前記手段が、繊維内腔から重力下で液体を引き出す手段を含む装置。
【請求項３９】
前記懸濁液を収める密閉容器と、前記容器への液体の重力供給によって前記膜の供給側に圧力が加わるように前記懸濁液を重力下で前記容器に供給する手段とをさらに含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段をさらに含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、懸濁液から微粒子物質を取り除くために前記懸濁液を処理する装置であって、
（ａ）開放容器に収められた懸濁液に浸漬された前記透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与える手段を含んでおり、前記懸濁液が、前記膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために前記透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）前記懸濁液の一部が、前記膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）前記微粒子物質の少なくとも一部が、前記中空膜上または前記中空膜内で保持され、あるいは前記膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
圧力差を与える前記手段が、膜内腔から液体をサイフォン作用で吸い上げる手段を含む装置。
【請求項４２】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こす手段をさらに含む、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、前記膜と前記懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップをさらに含む、請求項１５または請求項１７に記載の微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一態様によれば、本発明は、懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差が与えられるタイプの配置の該透過性中空膜を洗浄する方法であって、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ａ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｂ）固体の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、
前記洗浄方法が、
ｉ）保持された固体の少なくとも一部を除去するために、膜と懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップを含む方法であって、
該方法が、機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップをさらに含む方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の他の態様によれば、１つもしくは複数の透過性中空膜を使用して、微粒子物質を取り除くために懸濁液を処理する方法であって、
（ａ）懸濁液に浸漬された透過性中空膜の壁の両側に圧力差を与えるステップを含んでおり、前記懸濁液が、膜壁を通じた濾過を誘発かつ維持するために該透過性中空膜の外側表面に適用され、その際、
（ｉ）懸濁液の一部が、膜壁を通り抜けて、中空膜内腔から浄化された液体または透過液として取り出され、かつ、
（ｉｉ）微粒子物質の少なくとも一部が、中空膜上または中空膜内で保持され、あるいは膜を取り囲む液体中に懸濁固体として保持されており、前記方法がさらに、
（ｂ）前記濾過を一時停止するステップと、
（ｃ）保持された微粒子物質の少なくとも一部を除去するために、膜と懸濁液との間に機械的撹拌を引き起こすステップと、
（ｄ）除去された微粒子物質を含む液体を取り除くステップと、
（ｅ）前記濾過を再開するステップと、
を含む方法であって、該方法は、機械的撹拌を引き起こすステップの前および／または間に、膜の供給側から液体を少なくとも部分的に取り除くステップをさらに含む方法が提供される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2008526497.tif 000011
2008526497.tif 000012
2008526497.tif 000013
2008526497.tif 000014
2008526497.tif 000015