JP3532154B2 - 膜濾過装置 - Google Patents
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Description
【０００１】（技術分野）
本発明は、膜式濾過器（以下、単に「膜濾過器」とも称
する）に関し、特に、膜濾過器内の膜の内外差圧を制御
しながら生成物の濾過を行うことができる多孔質膜（メ
ンブレン）に関する。
する）に関し、特に、膜濾過器内の膜の内外差圧を制御
しながら生成物の濾過を行うことができる多孔質膜（メ
ンブレン）に関する。
【０００２】（背景技術）膜の内外差圧
（ＴＭＰ）を制御できないと、特に生物学
的ブイヨン（液体培地）のような、高い粒子及び、又は
コロイド濃度を有する液体の濾過においては、膜汚れ又
は目詰まりが速くなる。膜汚れが速くなる結果として、
系（膜濾過器を含む膜濾過装置）からの濾液流に濾過状
態のむらが生じる（一定した濾過機能を維持することが
できなくなる）。
的ブイヨン（液体培地）のような、高い粒子及び、又は
コロイド濃度を有する液体の濾過においては、膜汚れ又
は目詰まりが速くなる。膜汚れが速くなる結果として、
系（膜濾過器を含む膜濾過装置）からの濾液流に濾過状
態のむらが生じる（一定した濾過機能を維持することが
できなくなる）。
【０００３】この問題を克服するために従来からいろい
ろな解決法が提案されてきた。その１つは、供給物流入
口から供給物流出口までのＴＭＰの差（供給物流入口に
おけるＴＭＰと供給物流出口におけるＴＭＰとの差）を
小さくするために濾過器を通す供給物流の流速を低くす
ることである。あるいは別法として、濾過器の供給物入
口端におけるＴＭＰを制限することが提案されている。
しかしながら、いずれも、系の性能を低下させるという
点で望ましくない。
ろな解決法が提案されてきた。その１つは、供給物流入
口から供給物流出口までのＴＭＰの差（供給物流入口に
おけるＴＭＰと供給物流出口におけるＴＭＰとの差）を
小さくするために濾過器を通す供給物流の流速を低くす
ることである。あるいは別法として、濾過器の供給物入
口端におけるＴＭＰを制限することが提案されている。
しかしながら、いずれも、系の性能を低下させるという
点で望ましくない。
【０００４】もう１つの解決法は、モジュール（膜濾過
器の単位体）の長さを短くすることであるが、長さの短
いモジュールは製造及び使用上不経済であるという点で
望ましくない。
器の単位体）の長さを短くすることであるが、長さの短
いモジュールは製造及び使用上不経済であるという点で
望ましくない。
【０００５】第３の解決法は、膜濾過器の濾液側の圧力
を高くすることである。これは濾過器の長手に沿っての
平均ＴＭＰを低くする効果を有するが、供給物流入口と
供給物流出口との間のＴＭＰ差を小さくすることができ
ないので、入口での膜汚れを早めることになる。
を高くすることである。これは濾過器の長手に沿っての
平均ＴＭＰを低くする効果を有するが、供給物流入口と
供給物流出口との間のＴＭＰ差を小さくすることができ
ないので、入口での膜汚れを早めることになる。
【０００６】第４の解決法は、ＴＭＰの制御を助成する
ために膜濾過器のシェル（殻体即ちハウジング側）にじ
ゃま板を設けることである。しかしながら、そのような
（じゃま板を備えた）濾過器は、製造及び使用が困難で
あるという欠点があり、しかも、特に固形分濃度の高い
流体の濾過においては、ＴＭＰの制御能力も極く限られ
たものとなる。
ために膜濾過器のシェル（殻体即ちハウジング側）にじ
ゃま板を設けることである。しかしながら、そのような
（じゃま板を備えた）濾過器は、製造及び使用が困難で
あるという欠点があり、しかも、特に固形分濃度の高い
流体の濾過においては、ＴＭＰの制御能力も極く限られ
たものとなる。
【０００７】更に別の解決法として、粗大異物の大部分
を予め除去しておくために粗浄化パッドを使用するなど
の別途の予備浄化工程を用いることが提案されている。
しかしながら、これも、工程数を増やし、設備費を増大
させるという点で望ましくない。
を予め除去しておくために粗浄化パッドを使用するなど
の別途の予備浄化工程を用いることが提案されている。
しかしながら、これも、工程数を増やし、設備費を増大
させるという点で望ましくない。
【０００８】以上のように、現行の解決法は、いずれ
も、系のＴＭＰ及び膜汚れを、高い濾過処理能力を維持
したままでシステマチックに管理された態様で効果的に
制御することはできない。
も、系のＴＭＰ及び膜汚れを、高い濾過処理能力を維持
したままでシステマチックに管理された態様で効果的に
制御することはできない。
【０００９】従って、高い処理容量及びＴＭＰ制御能力
をもって最適の浄化、濾過及び、又は精製を可能にする
装置及び方法を求める要望がある。本発明は、そのよう
な装置及び方法を提供することを課題とする。
をもって最適の浄化、濾過及び、又は精製を可能にする
装置及び方法を求める要望がある。本発明は、そのよう
な装置及び方法を提供することを課題とする。
【００１０】（発明の開示）
本発明は、多孔質中空繊維膜を使用し、系のＴＭＰ制御
を可能にするために膜の濾液側に濾液の並流（膜の供給
物側の供給物の流れ方向と同じ方向の流れ）を創生する
ことに依拠している。また本発明では、膜の濾液側に一
連のビードを設けることによってＴＭＰの制御能力を更
に高める。それらのビードは、例えば、濾液中の選択さ
れた特定の種を除去することによって、あるいは、濾液
流から特定の汚染物を除去することによって濾液を精製
するのに用いることができる、サイズ排除ガラス又は樹
脂、親和捕捉樹脂（親和力によって特定の成分又は分子
を捕捉する樹脂）、疎水性の相互作用性クロマトグラフ
ィー樹脂、又はイオン交換樹脂であってよいという点
で、不活性であっても、活性であってもよい。
を可能にするために膜の濾液側に濾液の並流（膜の供給
物側の供給物の流れ方向と同じ方向の流れ）を創生する
ことに依拠している。また本発明では、膜の濾液側に一
連のビードを設けることによってＴＭＰの制御能力を更
に高める。それらのビードは、例えば、濾液中の選択さ
れた特定の種を除去することによって、あるいは、濾液
流から特定の汚染物を除去することによって濾液を精製
するのに用いることができる、サイズ排除ガラス又は樹
脂、親和捕捉樹脂（親和力によって特定の成分又は分子
を捕捉する樹脂）、疎水性の相互作用性クロマトグラフ
ィー樹脂、又はイオン交換樹脂であってよいという点
で、不活性であっても、活性であってもよい。
【００１１】本発明の１つの好ましい実施形態は、ハウ
ジング（即ち、シェル）内に収容した微孔質中空繊維束
で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対応して供
給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供給物流出
口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束の繊維の
内部キャビティに連通させる。ハウジングは、繊維束の
外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、この濾液
区域は、ハウジングの一端に設けられた濾液出口を有
し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続さ
れる。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊維束
の濾液側に流体の並流を創生するようにハウジングの、
濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入
口に接続される。
ジング（即ち、シェル）内に収容した微孔質中空繊維束
で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対応して供
給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供給物流出
口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束の繊維の
内部キャビティに連通させる。ハウジングは、繊維束の
外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、この濾液
区域は、ハウジングの一端に設けられた濾液出口を有
し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続さ
れる。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊維束
の濾液側に流体の並流を創生するようにハウジングの、
濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入
口に接続される。
【００１２】本発明の他の好ましい実施形態は、ハウジ
ング内に収容した多孔質（微孔質又は超微孔質）中空繊
維束で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対応し
て供給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供給物
流出口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束の繊
維の内部キャビティに連通させる。ハウジングは、繊維
束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、この
濾液区域は、ハウジングの一端に設けられた濾液出口を
有し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続
される。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊維
束の濾液側に流体の並流を創生するようにハウジング
の、濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾
液入口に接続され、更に、濾液区域は、流体の並流と協
同してＴＭＰ差を制御する一連のビードを備えている。
ング内に収容した多孔質（微孔質又は超微孔質）中空繊
維束で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対応し
て供給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供給物
流出口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束の繊
維の内部キャビティに連通させる。ハウジングは、繊維
束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、この
濾液区域は、ハウジングの一端に設けられた濾液出口を
有し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続
される。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊維
束の濾液側に流体の並流を創生するようにハウジング
の、濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾
液入口に接続され、更に、濾液区域は、流体の並流と協
同してＴＭＰ差を制御する一連のビードを備えている。
【００１３】本発明の更に他の好ましい実施形態は、ハ
ウジング内に収容した多孔質（微孔質又は超微孔質）中
空繊維束で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対
応して供給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供
給物流出口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束
の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジングは、
繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、
この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液流中の所定の種
を選択的に保持することができる一連の捕捉ビードを有
し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続さ
れる。再循環ループは、捕捉ビードが流体の並流と協同
して系のＴＭＰを制御するように、ハウジングの、濾液
出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入口に
接続されている。
ウジング内に収容した多孔質（微孔質又は超微孔質）中
空繊維束で構成し、ハウジングには、繊維束の一端に対
応して供給物流入口を設け、繊維束の他端に対応して供
給物流出口を設ける。それらの入口及び出口は、繊維束
の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジングは、
繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、
この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液流中の所定の種
を選択的に保持することができる一連の捕捉ビードを有
し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接続さ
れる。再循環ループは、捕捉ビードが流体の並流と協同
して系のＴＭＰを制御するように、ハウジングの、濾液
出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入口に
接続されている。
【００１４】本発明の更に他の好ましい実施形態は、膜
汚れを抑制するように繊維内に渦流を形成することがで
きる微孔質中空繊維束とその繊維束を収容するハウジン
グとで構成し、ハウジングの一端に供給物流入口を、他
端に供給物流出口を設け、それらの入口及び出口を繊維
束の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジング
は、繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有
し、この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液流中の所定
の種を選択的に保持することができる一連の捕捉ビード
を有し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接
続される。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊
維束の濾液側に流体の並流を創生するためにハウジング
内の、濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた
濾液入口に接続される。前記ループは、ポンプを有して
おり、ループとその下流のコネクタとは、再循環流れ方
向と下流方向との間で選択的に流れ方向を切り換えるた
めに弁によって制御される。
汚れを抑制するように繊維内に渦流を形成することがで
きる微孔質中空繊維束とその繊維束を収容するハウジン
グとで構成し、ハウジングの一端に供給物流入口を、他
端に供給物流出口を設け、それらの入口及び出口を繊維
束の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジング
は、繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有
し、この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液流中の所定
の種を選択的に保持することができる一連の捕捉ビード
を有し、濾液出口は、下流の出口及び再循環ループに接
続される。再循環ループは、ＴＭＰを制御するために繊
維束の濾液側に流体の並流を創生するためにハウジング
内の、濾液出口のある側とは反対側の端部に設けられた
濾液入口に接続される。前記ループは、ポンプを有して
おり、ループとその下流のコネクタとは、再循環流れ方
向と下流方向との間で選択的に流れ方向を切り換えるた
めに弁によって制御される。
【００１５】本発明の更に他の好ましい実施形態は、膜
汚れを抑制するように繊維内に渦流を形成することがで
きる微孔質中空繊維束とその繊維束を収容するハウジン
グとで構成し、ハウジングの一端に供給物流入口を、他
端に供給物流出口を設け、それらの入口及び出口を繊維
束の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジング
は、繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有
し、この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液出口は、下
流の出口及び再循環ループに接続される。再循環ループ
は、供給物流入口に近接したハウジングの端部に設けら
れた濾液入口に接続される。濾液区域は、系のＴＭＰ制
御を助成するとともに、濾液流中の所定の種を選択的に
保持することができる１つ又は複数の捕捉ビードを有す
る。
汚れを抑制するように繊維内に渦流を形成することがで
きる微孔質中空繊維束とその繊維束を収容するハウジン
グとで構成し、ハウジングの一端に供給物流入口を、他
端に供給物流出口を設け、それらの入口及び出口を繊維
束の繊維の内部キャビティに連通させる。ハウジング
は、繊維束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有
し、この濾液区域は、濾液出口を有し、濾液出口は、下
流の出口及び再循環ループに接続される。再循環ループ
は、供給物流入口に近接したハウジングの端部に設けら
れた濾液入口に接続される。濾液区域は、系のＴＭＰ制
御を助成するとともに、濾液流中の所定の種を選択的に
保持することができる１つ又は複数の捕捉ビードを有す
る。
【００１６】本発明は、又、濾過装置のＴＭＰを制御す
る方法であって、供給物を１つ又は複数の中空繊維膜内
へ導入する工程と、濾液を中空繊維膜の繊維の壁を透過
させて濾液チャンネルへ送る工程と、該膜の外壁に隣接
した濾液チャンネル内に適切なＴＭＰを創生するように
前記濾液の少くとも一部分を再循環ループを通して濾液
チャンネル内へ戻す工程と、所定時間経過後該濾液を再
循環ループから抽出する工程とから成るＴＭＰ制御方法
を提供する。
る方法であって、供給物を１つ又は複数の中空繊維膜内
へ導入する工程と、濾液を中空繊維膜の繊維の壁を透過
させて濾液チャンネルへ送る工程と、該膜の外壁に隣接
した濾液チャンネル内に適切なＴＭＰを創生するように
前記濾液の少くとも一部分を再循環ループを通して濾液
チャンネル内へ戻す工程と、所定時間経過後該濾液を再
循環ループから抽出する工程とから成るＴＭＰ制御方法
を提供する。
【００１７】更に、本発明は、ハウジング内に収容した
微孔質又は超微孔質の中空繊維束から成り、該ハウジン
グは、該繊維束の一端に供給物流入口を、他端に供給物
流出口を有し、該入口及び出口は、繊維束の繊維の内部
キャビティに連通しており、該ハウジングは、前記繊維
束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、該濾
液区域は、下流の出口に及び再循環ループに接続された
濾液出口を有し、該再循環ループは、前記繊維束の濾液
側に流体の並流を創生するように前記ハウジングの、濾
液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入口
に接続され、該濾液区域は、前記流体の並流と協同して
ＴＭＰ差を制御する一連のビードを備えている多孔質中
空繊維式濾過装置を逆流洗浄（バックフラッシュ）する
方法であって、前記ハウジングへの供給物流を遮断する
工程と、前記膜の供給物流側の圧力を濾液側の圧力より
低いレベルにまで低下させる工程と、前記膜を逆流洗浄
して該膜内に捕捉されている汚染物を該濾過装置から除
去するように、流体を該膜の供給物流側の圧力より高い
圧力で前記再循環ループを通して流体を通流させる工程
とから成る逆流洗浄する方法を提供する。
微孔質又は超微孔質の中空繊維束から成り、該ハウジン
グは、該繊維束の一端に供給物流入口を、他端に供給物
流出口を有し、該入口及び出口は、繊維束の繊維の内部
キャビティに連通しており、該ハウジングは、前記繊維
束の外周面とハウジング壁の間に濾液区域を有し、該濾
液区域は、下流の出口に及び再循環ループに接続された
濾液出口を有し、該再循環ループは、前記繊維束の濾液
側に流体の並流を創生するように前記ハウジングの、濾
液出口のある側とは反対側の端部に設けられた濾液入口
に接続され、該濾液区域は、前記流体の並流と協同して
ＴＭＰ差を制御する一連のビードを備えている多孔質中
空繊維式濾過装置を逆流洗浄（バックフラッシュ）する
方法であって、前記ハウジングへの供給物流を遮断する
工程と、前記膜の供給物流側の圧力を濾液側の圧力より
低いレベルにまで低下させる工程と、前記膜を逆流洗浄
して該膜内に捕捉されている汚染物を該濾過装置から除
去するように、流体を該膜の供給物流側の圧力より高い
圧力で前記再循環ループを通して流体を通流させる工程
とから成る逆流洗浄する方法を提供する。
【００１８】本発明は、又、濾過装置のＴＭＰを制御す
る方法であって、供給物を１つ又は複数の中空繊維膜内
へ導入する工程と、濾液を中空繊維膜の繊維の壁を透過
させて濾液チャンネルへ送る工程と、該濾液を再循環ル
ープから抽出する工程とから成り、該膜の外壁に隣接し
た濾液チャンネル内に適切なＴＭＰを創生するように前
記濾液チャンネル内に１種類又は複数種類、又は同一サ
イズ又は複数の異なるサイズのビードを充填することを
特徴とするＴＭＰ制御方法を提供する。
る方法であって、供給物を１つ又は複数の中空繊維膜内
へ導入する工程と、濾液を中空繊維膜の繊維の壁を透過
させて濾液チャンネルへ送る工程と、該濾液を再循環ル
ープから抽出する工程とから成り、該膜の外壁に隣接し
た濾液チャンネル内に適切なＴＭＰを創生するように前
記濾液チャンネル内に１種類又は複数種類、又は同一サ
イズ又は複数の異なるサイズのビードを充填することを
特徴とするＴＭＰ制御方法を提供する。
【００１９】（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態が示され
ている。中空繊維膜カートリッジ１は、ハウジング２
と、その内部に収容された中空繊維の束３で構成されて
いる。この実施形態では、繊維は、図に示されるよう
に、ディーン渦流を創生するためにコイル巻き、即ちつ
る巻き束の形に形成されている。そのようなディーン渦
流創生繊維束及びその製造方法は、米国特許第５，６２
６，７５８号に教示されており、その明細書がここに参
照として編入されたものとする。あるいは別法として、
図２に示されるように直線状の中空繊維を使用すること
もできる。
ている。中空繊維膜カートリッジ１は、ハウジング２
と、その内部に収容された中空繊維の束３で構成されて
いる。この実施形態では、繊維は、図に示されるよう
に、ディーン渦流を創生するためにコイル巻き、即ちつ
る巻き束の形に形成されている。そのようなディーン渦
流創生繊維束及びその製造方法は、米国特許第５，６２
６，７５８号に教示されており、その明細書がここに参
照として編入されたものとする。あるいは別法として、
図２に示されるように直線状の中空繊維を使用すること
もできる。
【００２０】束３は、上記米国特許第５，６２６，７５
８号に教示されているように、その入口端４及び出口端
５において適当な端部キャップによって固定されてい
る。入口端４は、供給物流入口６を有し、出口端５は供
給物流出口７を有している。入口６は、供給物流貯留器
８に接続されており、貯留器８から供給物流ポンプ９に
よって供給物流を供給される。あるいは別法として、供
給物流を束３に導入し束３を通して通流させるために重
力又は真空を利用することもできる。出口７は、供給物
流貯留器８及び、又は供給物流ドレン１０に接続されて
いる。出口７には、供給物流を必要に応じて貯留器８又
はドレン１０へ選択的に切り換えることための弁（図示
せず）を設けることが好ましい。
８号に教示されているように、その入口端４及び出口端
５において適当な端部キャップによって固定されてい
る。入口端４は、供給物流入口６を有し、出口端５は供
給物流出口７を有している。入口６は、供給物流貯留器
８に接続されており、貯留器８から供給物流ポンプ９に
よって供給物流を供給される。あるいは別法として、供
給物流を束３に導入し束３を通して通流させるために重
力又は真空を利用することもできる。出口７は、供給物
流貯留器８及び、又は供給物流ドレン１０に接続されて
いる。出口７には、供給物流を必要に応じて貯留器８又
はドレン１０へ選択的に切り換えることための弁（図示
せず）を設けることが好ましい。
【００２１】ハウジング２内に束３を囲繞する濾液チャ
ンネル１１が形成されている。チャンネル１１は、束３
の出口部分５に近接した部位でハウジング２に設けられ
た濾液出口１２に接続されている。濾液出口１２は、出
口流１３及び再循環ポンプ１４に接続されている。再循
環ポンプ１４は、濾液出口１２からの濾液の少くとも一
部を濾液入口即ち再循環入口１５を通して濾液チャンネ
ル１１へ選択的に再循環することができる。あるいは、
出口流１３は、収集するために、又は、更に処理するた
めに下流へ差し向けることもできる。上述した供給物流
ポンプ９によって供給物流出口７の場合と同様に、濾液
出口１２は、出口流１３と再循環ポンプ１４との間で濾
液の所望の流れパターンを選択することができる弁（図
示せず）によって制御されるようにすることが好まし
い。又、出口流１３にも、濾液を濾液出口１２から必要
に応じて適正に搬送し抽出するための独自のポンプ（図
示せず）又は制御弁のような他の手段を設けることがで
きる。
ンネル１１が形成されている。チャンネル１１は、束３
の出口部分５に近接した部位でハウジング２に設けられ
た濾液出口１２に接続されている。濾液出口１２は、出
口流１３及び再循環ポンプ１４に接続されている。再循
環ポンプ１４は、濾液出口１２からの濾液の少くとも一
部を濾液入口即ち再循環入口１５を通して濾液チャンネ
ル１１へ選択的に再循環することができる。あるいは、
出口流１３は、収集するために、又は、更に処理するた
めに下流へ差し向けることもできる。上述した供給物流
ポンプ９によって供給物流出口７の場合と同様に、濾液
出口１２は、出口流１３と再循環ポンプ１４との間で濾
液の所望の流れパターンを選択することができる弁（図
示せず）によって制御されるようにすることが好まし
い。又、出口流１３にも、濾液を濾液出口１２から必要
に応じて適正に搬送し抽出するための独自のポンプ（図
示せず）又は制御弁のような他の手段を設けることがで
きる。
【００２２】作動において、供給物流が中空繊維束３の
内部へ供給される。濾液は、中空繊維の壁を透過して濾
液チャンネル１１内へ流入する。次いで、濾液は、濾液
出口１２を通ってハウジング２から流出する。濾液出口
１２を通って流出した濾液は、出口流１３を経て更なる
処理のために又は収集されるために送ることもでき、あ
るいは、その少くとも一部を再循環ポンプ１４及び再循
環入口１５を通して濾液チャンネル１１へ循環させるこ
とができる。濾液の量、その時点で存在するＴＭＰ差、
望ましいＴＭＰの大きさに応じて、濾液の全部又は一部
が再循環される。先に述べたように、弁を使用すること
が、再循環すべき濾液の量を制御するための最も簡単な
手段であり、それによって操作の最大限の自由度と系内
のＴＭＰの制御の自在性が得られる。
内部へ供給される。濾液は、中空繊維の壁を透過して濾
液チャンネル１１内へ流入する。次いで、濾液は、濾液
出口１２を通ってハウジング２から流出する。濾液出口
１２を通って流出した濾液は、出口流１３を経て更なる
処理のために又は収集されるために送ることもでき、あ
るいは、その少くとも一部を再循環ポンプ１４及び再循
環入口１５を通して濾液チャンネル１１へ循環させるこ
とができる。濾液の量、その時点で存在するＴＭＰ差、
望ましいＴＭＰの大きさに応じて、濾液の全部又は一部
が再循環される。先に述べたように、弁を使用すること
が、再循環すべき濾液の量を制御するための最も簡単な
手段であり、それによって操作の最大限の自由度と系内
のＴＭＰの制御の自在性が得られる。
【００２３】供給物流は、束３から供給物流出口７を経
て流出し、他の処理又は処分のためにドレン１０へ通さ
れるか、あるいは、再度濾過器へ通すために供給物流貯
留器８へ循環される。
て流出し、他の処理又は処分のためにドレン１０へ通さ
れるか、あるいは、再度濾過器へ通すために供給物流貯
留器８へ循環される。
【００２４】中空繊維束３として上述したディーン渦流
創生繊維束のような中空繊維束を使用すれば、渦流が繊
維の内面を掃引し、さもなくばそこに付着又は堆積して
繊維のミクロポア（微小孔）を詰まらせるであろう物質
を除去するので汚れ即ち目詰まりを防止する。従って、
ディーン渦流創生繊維束のような中空繊維束３の使用
は、本発明の好ましい実施形態である。ディーン渦流の
利用を組み入れた繊維は優れた汚れ防止能力を有するの
で好ましいが、何らかの剪断作用又は自己清浄能力を有
する他の同様な繊維を用いることもできる。又、先に述
べたように、乱流又は渦流を発生しない直線状の繊維又
はその他の中空繊維を用いることもでき、それらの使用
も本発明の範囲内である。
創生繊維束のような中空繊維束を使用すれば、渦流が繊
維の内面を掃引し、さもなくばそこに付着又は堆積して
繊維のミクロポア（微小孔）を詰まらせるであろう物質
を除去するので汚れ即ち目詰まりを防止する。従って、
ディーン渦流創生繊維束のような中空繊維束３の使用
は、本発明の好ましい実施形態である。ディーン渦流の
利用を組み入れた繊維は優れた汚れ防止能力を有するの
で好ましいが、何らかの剪断作用又は自己清浄能力を有
する他の同様な繊維を用いることもできる。又、先に述
べたように、乱流又は渦流を発生しない直線状の繊維又
はその他の中空繊維を用いることもでき、それらの使用
も本発明の範囲内である。
【００２５】どのようなタイプの中空繊維を選択するか
は、処理すべき供給物流、得るべき濾液及び望ましい処
理条件に応じて決定される。中空繊維を製造する材料及
び方法は、当業者には周知である。代表的な材料として
は、ポリエチレン、特に超高分子量ポリエチレンのよう
な各種のポリオレフィン、ポリエーテルスルホンのよう
な各種ポリスルホン、ナイロン及びその他のポリアミ
ド、及びＰＴＦＥ、及びＦＥＰ、ＰＦＡ及びＭＦＡのよ
うなその他の弗素化ポリマー等がある。そのような繊維
は、いずれも米国マサチューセッツ州のミリポア・コー
ポレーシヨン及びＡ／Ｇテクノロジー社から販売されて
いる。
は、処理すべき供給物流、得るべき濾液及び望ましい処
理条件に応じて決定される。中空繊維を製造する材料及
び方法は、当業者には周知である。代表的な材料として
は、ポリエチレン、特に超高分子量ポリエチレンのよう
な各種のポリオレフィン、ポリエーテルスルホンのよう
な各種ポリスルホン、ナイロン及びその他のポリアミ
ド、及びＰＴＦＥ、及びＦＥＰ、ＰＦＡ及びＭＦＡのよ
うなその他の弗素化ポリマー等がある。そのような繊維
は、いずれも米国マサチューセッツ州のミリポア・コー
ポレーシヨン及びＡ／Ｇテクノロジー社から販売されて
いる。
【００２６】中空繊維の直径は、製造方法及び使用され
るポリマーの種類によって大幅に異なるが、通常、約
０．２ｍｍ〜約１０ｍｍであり、膜壁の厚さは約３ミク
ロン〜約１０００ミクロン、好ましくは３０〜１０００
ミクロンである。又、繊維の外径対内径の比は、通常、
１．５：１〜約２．５：１であることが好ましい。多孔
率は、約２５％〜約９０％であることが好ましく、より
好ましくは約４０％〜約８５％である。
るポリマーの種類によって大幅に異なるが、通常、約
０．２ｍｍ〜約１０ｍｍであり、膜壁の厚さは約３ミク
ロン〜約１０００ミクロン、好ましくは３０〜１０００
ミクロンである。又、繊維の外径対内径の比は、通常、
１．５：１〜約２．５：１であることが好ましい。多孔
率は、約２５％〜約９０％であることが好ましく、より
好ましくは約４０％〜約８５％である。
【００２７】中空繊維膜は、微孔質又は超微孔質のどち
らであってもよい。微孔質の細孔サイズは、好ましくは
約０．０５ミクロン〜約１０ミクロンであり、超微孔質
の細孔サイズは、通常は、０．０５ミクロンより小さ
い。適切な細孔サイズの選択は、その生成物（濾液）の
用途に応じて決められる。透析濾過、ナノ濾過、透析及
び逆浸透などには長微孔質膜が好ましく、浄化、精製及
び分級などには、通常、微孔質膜が用いられる。
らであってもよい。微孔質の細孔サイズは、好ましくは
約０．０５ミクロン〜約１０ミクロンであり、超微孔質
の細孔サイズは、通常は、０．０５ミクロンより小さ
い。適切な細孔サイズの選択は、その生成物（濾液）の
用途に応じて決められる。透析濾過、ナノ濾過、透析及
び逆浸透などには長微孔質膜が好ましく、浄化、精製及
び分級などには、通常、微孔質膜が用いられる。
【００２８】濾液の再循環系の使用は、系の膜の内外差
圧（ＴＭＰ）の正確な制御を可能にする。それ（ＴＭＰ
の正確な制御）は、膜の濾液側（中空繊維の膜形成壁の
外側）に膜の供給物側（中空繊維の内部キャビティ側）
の圧力勾配に近い、又は好ましくは等しい圧力勾配の濾
液の並流（膜の供給物側の供給物の流れ方向と同じ方向
の流れ）を創生することによって達成される。膜の両側
（膜の供給物側と濾液側）の圧力勾配の均等化は、ＴＭ
Ｐを均等化し、膜を透過する生成物の流れを最大限効率
的にする。膜の一端から他端までのＴＭＰの差は、２０
％未満であることが好ましく、より好ましくは１０％未
満、最も好ましくは０％である。
圧（ＴＭＰ）の正確な制御を可能にする。それ（ＴＭＰ
の正確な制御）は、膜の濾液側（中空繊維の膜形成壁の
外側）に膜の供給物側（中空繊維の内部キャビティ側）
の圧力勾配に近い、又は好ましくは等しい圧力勾配の濾
液の並流（膜の供給物側の供給物の流れ方向と同じ方向
の流れ）を創生することによって達成される。膜の両側
（膜の供給物側と濾液側）の圧力勾配の均等化は、ＴＭ
Ｐを均等化し、膜を透過する生成物の流れを最大限効率
的にする。膜の一端から他端までのＴＭＰの差は、２０
％未満であることが好ましく、より好ましくは１０％未
満、最も好ましくは０％である。
【００２９】図２は、本発明の別の好ましい実施形態を
示す。図２において、図１の実施形態の構成部品と同様
な部品は同じ参照番号で示されている。
示す。図２において、図１の実施形態の構成部品と同様
な部品は同じ参照番号で示されている。
【００３０】この実施形態では、濾液チャンネル１１に
ビード１６が充填されている。ここでいう「ビード」と
は、球状ビードのみならず、立方体及びその他の三次元
多角形等の形状、及び円筒形、段円形及びその他の不規
則形状の媒体をも意味する。又、ここでいう「ビード」
は、ＴＭＰを制御するために濾液チャンネル内に配設す
ることができる任意の繊維、繊維質マット、不織シート
又はその他の部材をも含む。
ビード１６が充填されている。ここでいう「ビード」と
は、球状ビードのみならず、立方体及びその他の三次元
多角形等の形状、及び円筒形、段円形及びその他の不規
則形状の媒体をも意味する。又、ここでいう「ビード」
は、ＴＭＰを制御するために濾液チャンネル内に配設す
ることができる任意の繊維、繊維質マット、不織シート
又はその他の部材をも含む。
【００３１】ビードは、エポキシのような熱硬化性プラ
スチック、又はポリエチレン、ポリプロピレン又はＰＴ
ＦＥのような熱硬化性樹脂で形成することができる。ビ
ードは、又、アガロース、再生セルロースのようなセル
ロース、制御された細孔サイズのガラスビードのような
ガラスビード、金属又はシリカ、クロミア又は酸化チタ
ンのような酸化メタロイド等で形成することもできる。
ビードは、約１０〜やく１０００ミクロンの直径を有す
るものとすることができるが、約２５０〜約７００ミク
ロンの直径を有するものであることが好ましい。好まし
いビードの１例は、約５００ミクロンの直径を有するガ
ラスビードである。そのようなビードは、米国ミズーリ
州セントルイスのシグマ・ケミカル等の会社から販売さ
れている。
スチック、又はポリエチレン、ポリプロピレン又はＰＴ
ＦＥのような熱硬化性樹脂で形成することができる。ビ
ードは、又、アガロース、再生セルロースのようなセル
ロース、制御された細孔サイズのガラスビードのような
ガラスビード、金属又はシリカ、クロミア又は酸化チタ
ンのような酸化メタロイド等で形成することもできる。
ビードは、約１０〜やく１０００ミクロンの直径を有す
るものとすることができるが、約２５０〜約７００ミク
ロンの直径を有するものであることが好ましい。好まし
いビードの１例は、約５００ミクロンの直径を有するガ
ラスビードである。そのようなビードは、米国ミズーリ
州セントルイスのシグマ・ケミカル等の会社から販売さ
れている。
【００３２】この実施形態では、ビードは、濾液の流れ
に対して流れ抵抗を生じる働きをし、それによって、膜
の濾液側における所与の並流での圧力勾配を変化させ
る。かくして、単に濾液側にビードを用いることによっ
て必ずしも並流を必要とすることなくＴＭＰ差を制御す
ることができる。図３は、並流ループを省除し、ビード
の使用だけで系のＴＭＰを制御する実施形態を示す。
に対して流れ抵抗を生じる働きをし、それによって、膜
の濾液側における所与の並流での圧力勾配を変化させ
る。かくして、単に濾液側にビードを用いることによっ
て必ずしも並流を必要とすることなくＴＭＰ差を制御す
ることができる。図３は、並流ループを省除し、ビード
の使用だけで系のＴＭＰを制御する実施形態を示す。
【００３３】図２の実施形態の１つの随意選択による特
徴は、濾液を再循環させる流れ方式とそのまま下流へ通
す流れ方式の間で切り換えるための二方弁又は三方弁１
７を濾液出口１２に設けることである。更に、随意選択
として、この弁は、濾液側に適正レベルの圧力が維持さ
れるように濾液の一部を再循環させる構成とすることも
できる。この弁は、手操作で作動する構成とすることも
できるが、自動てきに制御することができる弁を使用す
ることが好ましい。この用途にはソレノイド弁やその他
の電子制御弁が特に有利である。
徴は、濾液を再循環させる流れ方式とそのまま下流へ通
す流れ方式の間で切り換えるための二方弁又は三方弁１
７を濾液出口１２に設けることである。更に、随意選択
として、この弁は、濾液側に適正レベルの圧力が維持さ
れるように濾液の一部を再循環させる構成とすることも
できる。この弁は、手操作で作動する構成とすることも
できるが、自動てきに制御することができる弁を使用す
ることが好ましい。この用途にはソレノイド弁やその他
の電子制御弁が特に有利である。
【００３４】更に、図１又は図２の実施形態において供
給物流入口６及び再循環入口１５に圧力センサー（図示
せず）を用いることが好ましい。それらのセンサーは、
（例えば、ここに参照として編入されたものとする米国
特許第５，７７７２，８６７号に教示されているよう
な）プログラム可能な論理制御装置のような慣用の演算
処理機器又はソフトウエアと組み合わせて用いることが
でき、それによって、圧力をモニターし、流量従って膜
の濾液側の圧力を制御し、膜の長手方向のＴＭＰ差を制
御することができる。
給物流入口６及び再循環入口１５に圧力センサー（図示
せず）を用いることが好ましい。それらのセンサーは、
（例えば、ここに参照として編入されたものとする米国
特許第５，７７７２，８６７号に教示されているよう
な）プログラム可能な論理制御装置のような慣用の演算
処理機器又はソフトウエアと組み合わせて用いることが
でき、それによって、圧力をモニターし、流量従って膜
の濾液側の圧力を制御し、膜の長手方向のＴＭＰ差を制
御することができる。
【００３５】ビードは、単に系のＴＭＰを制御するのを
助成する単に不活性の構造体であってよいが、別法とし
て、ＴＭＰの制御を助成する手段としてだけでなく、流
体中の選択された特定の成分を捕捉するための捕捉ビー
ドとしても働く多重機能を有するものとすることができ
る。この場合、ビードは、流体中の特定サイズの成分だ
けが細孔内に捕捉されるように特定の細孔サイズを有す
るアガロース、シリカ又はガラス等の多孔質ビードとす
ることができる。あるいは別法として、流体中の特定成
分を選択的に捕捉し結合するためのイオン交換樹脂、親
和捕捉樹脂、疎水性の相互作用性クロマトグラフィー樹
脂等の他の捕捉機構を用いることもできる。
助成する単に不活性の構造体であってよいが、別法とし
て、ＴＭＰの制御を助成する手段としてだけでなく、流
体中の選択された特定の成分を捕捉するための捕捉ビー
ドとしても働く多重機能を有するものとすることができ
る。この場合、ビードは、流体中の特定サイズの成分だ
けが細孔内に捕捉されるように特定の細孔サイズを有す
るアガロース、シリカ又はガラス等の多孔質ビードとす
ることができる。あるいは別法として、流体中の特定成
分を選択的に捕捉し結合するためのイオン交換樹脂、親
和捕捉樹脂、疎水性の相互作用性クロマトグラフィー樹
脂等の他の捕捉機構を用いることもできる。
【００３６】本発明に使用することができる捕捉樹脂の
例としては、アガロース、セルロース又は制御された細
孔サイズのガラスビード、米国マサチューセッツ州のミ
リポア・コーポレーシヨンから販売されているＣＥＬＬ
ＵＦＩＮＥ−Ｑ陰イオン交換媒体、スウェーデンのファ
ーマシア社から販売されているＳＥＰＨＡＤＥＸ及びＳ
ＥＰＨＲＯＳＥ、同じくスウェーデンのファーマシア社
から販売されているＨＩ ＴＲＡＰ ＰＲＯＴＥＩＮ
Ａ及びＨＩＰＲＯＴＥＩＮ Ｇのような親和クロマトグ
ラフィービード、英国のバイオプロセシング社から販売
されているＰｒｏＳｅｐ Ａ、及び、スウェーデンのフ
ァーマシア社から販売されているＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐ
ｈｒｏｓｅ及びＰｈｅｎｙｌ−Ｓｕｐｅｒｏｓｅのよう
な疎水性の相互作用性クロマトグラフィー樹脂等があ
る。
例としては、アガロース、セルロース又は制御された細
孔サイズのガラスビード、米国マサチューセッツ州のミ
リポア・コーポレーシヨンから販売されているＣＥＬＬ
ＵＦＩＮＥ−Ｑ陰イオン交換媒体、スウェーデンのファ
ーマシア社から販売されているＳＥＰＨＡＤＥＸ及びＳ
ＥＰＨＲＯＳＥ、同じくスウェーデンのファーマシア社
から販売されているＨＩ ＴＲＡＰ ＰＲＯＴＥＩＮ
Ａ及びＨＩＰＲＯＴＥＩＮ Ｇのような親和クロマトグ
ラフィービード、英国のバイオプロセシング社から販売
されているＰｒｏＳｅｐ Ａ、及び、スウェーデンのフ
ァーマシア社から販売されているＰｈｅｎｙｌ−Ｓｅｐ
ｈｒｏｓｅ及びＰｈｅｎｙｌ−Ｓｕｐｅｒｏｓｅのよう
な疎水性の相互作用性クロマトグラフィー樹脂等があ
る。
【００３７】本発明の系には、２種類以上の捕捉樹脂を
ハウジング内に均質ブレンドブレンドとして、又は順次
に配置された別々の樹脂領域として用いることもでき
る。（この構成は、膜を透過する速度が速いことで知ら
れている物質を捕捉するのに特に有用である。
ハウジング内に均質ブレンドブレンドとして、又は順次
に配置された別々の樹脂領域として用いることもでき
る。（この構成は、膜を透過する速度が速いことで知ら
れている物質を捕捉するのに特に有用である。
【００３８】ビードが多重機能（ＴＭＰ制御と特定成分
の捕捉）を有する実施形態においては、供給物は、所定
時間、通常は捕捉ビードがその破過点（飽和点）に達す
るまで通される。その所定時間が経過すると、供給物流
が遮断され、捕捉された成分を回収するために溶離剤が
膜を通して又は濾液入口を通して濾液キャビティ（濾液
チャンネル）内へ導入される。回収された捕捉成分は、
濾液出口を通して、又は、必要ならば別個の出口（図示
せず）を通して除去することができる。溶離剤の使用
は、当業者には周知であり、使用されるビードのタイプ
及び回収すべき捕捉物質の種類によって異なる。代表的
な溶離剤としては、水、各種アルコール、塩溶液及びそ
れらのブレンド等がある。
の捕捉）を有する実施形態においては、供給物は、所定
時間、通常は捕捉ビードがその破過点（飽和点）に達す
るまで通される。その所定時間が経過すると、供給物流
が遮断され、捕捉された成分を回収するために溶離剤が
膜を通して又は濾液入口を通して濾液キャビティ（濾液
チャンネル）内へ導入される。回収された捕捉成分は、
濾液出口を通して、又は、必要ならば別個の出口（図示
せず）を通して除去することができる。溶離剤の使用
は、当業者には周知であり、使用されるビードのタイプ
及び回収すべき捕捉物質の種類によって異なる。代表的
な溶離剤としては、水、各種アルコール、塩溶液及びそ
れらのブレンド等がある。
【００３９】以上、本発明を生物学的生成物の浄化及び
精製における好ましい実施形態に関連して説明したが、
本発明の応用範囲はそれより広い。
精製における好ましい実施形態に関連して説明したが、
本発明の応用範囲はそれより広い。
【００４０】例えば、本発明は、系内で膜を逆流洗浄す
るための優れた機構を提供する。逆流洗浄を行うには、
単に、供給物側の入口弁を絞るか、あるいは、出口弁を
開放することによって供給物流の圧力を低くすればよ
い。タンクから適当な洗浄液（好ましくは濾液）を濾液
再循環ループへ導入し、系内を通して循環させる。膜内
又は膜上に堆積又は付着した物質を除去するために、濾
液側の圧力は、供給物側の圧力より高いレベルに維持さ
れる。適当な時間経過後、操作は、通常の処理状態に戻
される。並流の使用は、系の均一でむらのない逆流洗浄
を可能にする。
るための優れた機構を提供する。逆流洗浄を行うには、
単に、供給物側の入口弁を絞るか、あるいは、出口弁を
開放することによって供給物流の圧力を低くすればよ
い。タンクから適当な洗浄液（好ましくは濾液）を濾液
再循環ループへ導入し、系内を通して循環させる。膜内
又は膜上に堆積又は付着した物質を除去するために、濾
液側の圧力は、供給物側の圧力より高いレベルに維持さ
れる。適当な時間経過後、操作は、通常の処理状態に戻
される。並流の使用は、系の均一でむらのない逆流洗浄
を可能にする。
【００４１】更に、本発明は、液体濾過一般の分野に適
用することができる。例えば、本発明は、シリコンチッ
プや半導体等の電子素子製造のための液体濾過の分野に
適用するのに好適である。その場合、ビードは、銅、鉄
等の金属イオンを濾液流から捕捉するように設計された
リガンドのようなイオン捕捉機構を有するものとするこ
とができる。このシステムは、濾液中のイオンのレベル
を例えば１０〜５０ｐｐｂ程度の非常に低いレベルにす
るために必要に応じて濾液の再循環を用いることができ
る。そのようなリガンドは、周知であり、通常、シリカ
パウダーのような無機表面に付着される。この点に関し
ては、米国特許第５，６５６，７０２号にを参照された
い。ここに同特許の明細書の全文が参照によって編入さ
れたものとする。
用することができる。例えば、本発明は、シリコンチッ
プや半導体等の電子素子製造のための液体濾過の分野に
適用するのに好適である。その場合、ビードは、銅、鉄
等の金属イオンを濾液流から捕捉するように設計された
リガンドのようなイオン捕捉機構を有するものとするこ
とができる。このシステムは、濾液中のイオンのレベル
を例えば１０〜５０ｐｐｂ程度の非常に低いレベルにす
るために必要に応じて濾液の再循環を用いることができ
る。そのようなリガンドは、周知であり、通常、シリカ
パウダーのような無機表面に付着される。この点に関し
ては、米国特許第５，６５６，７０２号にを参照された
い。ここに同特許の明細書の全文が参照によって編入さ
れたものとする。
【００４２】本発明は、その別の実施形態においては、
９９．９９％の水として定義される純粋水又は９９．９
９９％の水として定義される超純粋水を得るために水を
濾過して脱衣オンするために適用することができる。
９９．９９％の水として定義される純粋水又は９９．９
９９％の水として定義される超純粋水を得るために水を
濾過して脱衣オンするために適用することができる。
【００４３】この実施形態では、図３に示される示され
た装置を再循環なしで、又は、図２の再循環方式と共に
用いることができる。捕捉ビードとしては、イオン交換
樹脂ビードのような、今日水の脱イオンに用いられてい
るものを使用することができる。
た装置を再循環なしで、又は、図２の再循環方式と共に
用いることができる。捕捉ビードとしては、イオン交換
樹脂ビードのような、今日水の脱イオンに用いられてい
るものを使用することができる。
【００４４】例１
各々、米国特許第５，６２６，７５８号に教示されてい
るように、かつ、本出願の図１に示されているように
０．２５ｉｎ（６ｍｍ）の巻き直径で巻かれた３本の中
空繊維を４つの中空繊維モジュールを製造した。これら
のモジュールのうちの２つのモジュールのディーン数は
３６４であり、他の２つのモジュールのディーン数は６
１１であり、いずれも臨界ディーン数を明らかに越えて
おり、作動中中空繊維内にディーン渦流が形成されるこ
とを示していた。これらのすべてのモジュールのハウジ
ングの濾液側に米国ミズーリ州セントルイスのシグマ・
ケミカル社から販売されている直径５００ミクロンの多
数のガラスビードを充填した。
るように、かつ、本出願の図１に示されているように
０．２５ｉｎ（６ｍｍ）の巻き直径で巻かれた３本の中
空繊維を４つの中空繊維モジュールを製造した。これら
のモジュールのうちの２つのモジュールのディーン数は
３６４であり、他の２つのモジュールのディーン数は６
１１であり、いずれも臨界ディーン数を明らかに越えて
おり、作動中中空繊維内にディーン渦流が形成されるこ
とを示していた。これらのすべてのモジュールのハウジ
ングの濾液側に米国ミズーリ州セントルイスのシグマ・
ケミカル社から販売されている直径５００ミクロンの多
数のガラスビードを充填した。
【００４５】ｐＨ５の０．１Ｍの酢酸ナトリウム緩衝溶
液中に２％のＢＳＡ、０．２％のＲＮＡ及びデキストラ
ンを含む液体を中空繊維の内部へ３０ｌｍｈの流束で導
入した。
液中に２％のＢＳＡ、０．２％のＲＮＡ及びデキストラ
ンを含む液体を中空繊維の内部へ３０ｌｍｈの流束で導
入した。
【００４６】１番目のモジュールは、４３９０ｓ-1のず
り速度及び７２．５ｃｍ・ｓ-1の速度で濾液側の並流な
しで作動させた。
り速度及び７２．５ｃｍ・ｓ-1の速度で濾液側の並流な
しで作動させた。
【００４７】２番目のモジュールは、１番目のモジュー
ルのずり速度及びの速度と全く同じのずり速度及び速度
で並流モード（濾液側の並流あり）で作動させた。
ルのずり速度及びの速度と全く同じのずり速度及び速度
で並流モード（濾液側の並流あり）で作動させた。
【００４８】３番目のモジュールは、７３８０ｓ-1のず
り速度及び１２１．９ｃｍ・ｓ-1の速度で濾液側の並流
なしで作動させた。
り速度及び１２１．９ｃｍ・ｓ-1の速度で濾液側の並流
なしで作動させた。
【００４９】４番目のモジュールは、３番目のモジュー
ルのずり速度及びの速度と全く同じのずり速度及び速度
で並流モード（濾液側の並流あり）で作動させた。
ルのずり速度及びの速度と全く同じのずり速度及び速度
で並流モード（濾液側の並流あり）で作動させた。
【００５０】膜の内外差圧（ＴＭＰ）（ｌｂ／ｉｎ2）
を測定し、それに対応して、膜の負荷率即ち汚れ量を膜
の有効濾過面積１ｆｔ2当たりの濾液の量（リットル）
で測定した。
を測定し、それに対応して、膜の負荷率即ち汚れ量を膜
の有効濾過面積１ｆｔ2当たりの濾液の量（リットル）
で測定した。
【００５１】上記の測定のＴＭＰ対膜負荷率の値を記録
し、図４のグラフにプロットした。このグラフに示され
たデータから明らかなように、並流モードで作動させた
２つのモジュールは、いずれも、並流なしで作動させた
他の２つのモジュールより膜負荷率が同じ時点でのＴＭ
Ｐの上昇度合いが低い。このことは、並流を用いた場
合、並流を用いない方式に比べて高い処理能力が得られ
る（即ち、膜の単位濾過面積当たりに処理することがで
きる液体の量が多い）ことを意味する。（なお、図４に
おいて、Ｄｎはディーン数、Ｖは速度を表す。）
し、図４のグラフにプロットした。このグラフに示され
たデータから明らかなように、並流モードで作動させた
２つのモジュールは、いずれも、並流なしで作動させた
他の２つのモジュールより膜負荷率が同じ時点でのＴＭ
Ｐの上昇度合いが低い。このことは、並流を用いた場
合、並流を用いない方式に比べて高い処理能力が得られ
る（即ち、膜の単位濾過面積当たりに処理することがで
きる液体の量が多い）ことを意味する。（なお、図４に
おいて、Ｄｎはディーン数、Ｖは速度を表す。）
【００５２】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可
能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができ
ることを理解されたい。 ［図面の簡単な説明］
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可
能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができ
ることを理解されたい。 ［図面の簡単な説明］
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態の断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、本発明の第２の好ましい実施形態の断
面図である。
面図である。
【図３】図３は、本発明の第３の好ましい実施形態の断
面図である。
面図である。
【図４】図４は、例１のモジュールのＴＭＰと膜負荷値
をプロットしたグラフであり、それらのモジュールのう
ちの２つは並流を用いなっかたばあいであり、他の２つ
は並流を用いた場合である。
をプロットしたグラフであり、それらのモジュールのう
ちの２つは並流を用いなっかたばあいであり、他の２つ
は並流を用いた場合である。
１ 中空繊維膜カートリッジ
２ ハウジング
３ 中空繊維束
４ 入口端
５ 出口端
６ 供給物流入口
７ 供給物流出口
８ 供給物流貯留器
９ 供給物流ポンプ
１０ 供給物流ドレン
１１ 濾液チャンネル
１２ 濾液出口
１３ 出口流
１４ 再循環ポンプ
１５ 濾液入口、再循環入口
１６ ビード
１７ 二方弁又は三方弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 米国特許5525144（ＵＳ，Ａ)
国際公開94／009889（ＷＯ，Ａ１)
国際公開97／005946（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 63/02
B01D 65/08
Claims (10)
- 【請求項１】 ハウジング（２）と、その内部に収容さ
れた、ディーン渦流を創生できるようにつる巻き形に湾
曲して形成された多孔質中空繊維束（３）とからなる中
空繊維濾過装置であって、 前記ハウジング（２）は、いずれも前記繊維束（３）の
繊維の内部キャビティに連通した供給物流入口（６）と
供給物流出口（７）をそれぞれ一端と他端に有し、該ハ
ウジング（２）は、該繊維束（３）の外周面と前記ハウ
ジング壁の間に一連のビードを収容した濾液区域（１
１）を有し、該濾液区域（１１）は、前記流出口（７）
側の下流の濾液出口（１２）を有することにより、前記
中空繊維束における流れ方向に対してほぼ並流の濾液流
れを作ることを特徴とする中空繊維濾過装置。 - 【請求項２】 前記一連のビード（１６）は、不活性ビ
ードと、前記濾液流中の所定の種を選択的に捕捉するこ
とができる捕捉ビードと、それらのブレンドとから成る
群から選択されたものであることを特徴とする請求項１
に記載の中空繊維装置。 - 【請求項３】 前記一連のビード（１６）は、サイズ排
除ビードと、親和捕捉樹脂と、疎水性の相互作用性クロ
マトグラフィー樹脂と、イオン交換樹脂と、それらのブ
レンドとから成る群から選択されたものであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の中空繊維装置。 - 【請求項４】 前記中空繊維の細孔サイズは、１０ミク
ロン未満であることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載の中空繊維装置。 - 【請求項５】 前記濾液出口（１２）は再循環ループに
接続され、該再循環ループは、該ループを通して濾液を
移動させるためのポンプを備え、該ハウジングの、前記
濾液出口（１２）のある側とは反対側の端部に配置され
た濾液入口（１５）において前記濾液区域（１１）に接
続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の中空繊
維装置。 - 【請求項６】 前記再循環ループ及び下流出口への濾液
の流れは、該ループと下流出口との間で切り換えるため
の弁（１７）によって制御されることを特徴とする請求
項５に記載の中空繊維装置。 - 【請求項７】 前記弁（１７）は手操作弁と、ソレノイ
ド弁と、電子制御弁とから成る群から選択された弁によ
って制御されることを特徴とする請求項６に記載の中空
繊維装置。 - 【請求項８】 中空繊維膜装置を用いる濾過方法であっ
て、 供給物をディーン渦流を創生できるようにつる巻き形に
湾曲して形成された多孔質中空繊維束の上流側から中空
繊維内へ導入し下流側で排出する工程と、濾液を該中空
繊維のキャビティ壁を透過させ、透過した濾液を該膜の
外壁に隣接して配置され且つ適切な膜の内外差圧を創生
するように一連のビード（１６）を充填した濾液チャン
ネルに、前記中空繊維束の上流側から下流側に沿って並
流の方向で流通させ、そして前記濾液チャンネルの下流
端から前記濾液を引き出すことよりなる成る濾過方法。 - 【請求項９】 さらに、前記膜の外壁に近接した前記濾
液チャンネル内に適正な膜の内外差圧を創生するよう
に、前記濾液を選択的に再循環ループを通して前記濾液
チャンネルに戻す工程と、所定時間経過後に該濾液を循
環ループから抽出する工程とを含む請求項８に記載の濾
過方法。 - 【請求項１０】 濾液を選択的に再循環ループへ通す前
記操作は、弁（１７）によって制御されることを特徴と
する請求項９に記載の濾過方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6457797P | 1997-11-04 | 1997-11-04 | |
| US60/064,577 | 1997-11-04 | ||
| PCT/US1998/023104 WO1999022851A1 (en) | 1997-11-04 | 1998-10-30 | Membrane filtration device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001521814A JP2001521814A (ja) | 2001-11-13 |
| JP3532154B2 true JP3532154B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=22056907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000518775A Expired - Lifetime JP3532154B2 (ja) | 1997-11-04 | 1998-10-30 | 膜濾過装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6709598B1 (ja) |
| EP (1) | EP1044062B1 (ja) |
| JP (1) | JP3532154B2 (ja) |
| AU (2) | AU1370499A (ja) |
| DE (1) | DE69810352T2 (ja) |
| WO (2) | WO1999022850A1 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2801809B1 (fr) * | 1999-12-03 | 2002-02-22 | Degremont | Procede de filtration membranaire de liquides et dispositif de mise en oeuvre dudit procede |
| AU2431601A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-25 | Millipore Corporation | Spiral wound hollow fiber potting |
| US6284117B1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-09-04 | Nanogen, Inc. | Apparatus and method for removing small molecules and ions from low volume biological samples |
| US6461513B1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-10-08 | Filtration Solutions, Inc. | Secondary-flow enhanced filtration system |
| US6890315B1 (en) | 2000-05-23 | 2005-05-10 | Chf Solutions, Inc. | Method and apparatus for vein fluid removal in heart failure |
| GB0105247D0 (en) * | 2001-03-02 | 2001-04-18 | Isis Innovations Ltd | Filter |
| WO2003032095A2 (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-17 | Millipore Corporation | Chemical process machine programming system |
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