JP2014528354A - 隔離バルブ - Google Patents

Abstract

濾過モジュールを隔離するシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法は、隔離バルブを有する着脱可能な端部キャップを利用する。あるシステム及び方法において、隔離バルブは、複数個の濾過モジュールにおける１つの濾過モジュールのポートと濾過流体通路との間における流体連通を選択的に可能に構成することができる。【選択図】図３

Description

本発明の態様及び実施形態は膜濾過システムに関し、より具体的には、膜体素子に対して出入りする流体連通を生ずるのに使用するこのようなシステムの端部キャップ及びヘッダーに関する。

本明細書に記載の方法及びシステムは膜濾過システムにつき説明する。膜濾過システムは、個別のモジュール内に濾過カートリッジを保持するヘッダーを含む多重モジュールを有する。濾過カートリッジは、濾過モジュール又は膜体サブモジュールと称する場合があり、本明細書においてこれら用語は互換的に使用する。濾過カートリッジは、濾過サブシステムを有し、また若干の実施形態において、複数の膜体を有する。複数の膜体は、透過性の中空ファイバ膜体の細長い束を有する。供給液体は、供給液体をファイバ膜体の外側からファイバ膜体の内側、すなわちルーメン（管腔）側に通過し、この結果生ずる濾液を膜体ルーメンから引出すことによって、濾過する。

中空ファイバ濾過モジュールは、中空ファイバ膜体の束を包囲する細長い管状ケーシングを備える。管状ケーシングの一方の端部において、貫通する供給流体通路を有する第１ヘッダーを設ける。供給流体通路は、管状ケーシングの内部及びファイバ膜体の外部に流体連通する。管状ケーシングの他方の端部において、貫通する濾過流体（濾液）通路を有する第２ヘッダーを設ける。濾過流体通路は、ファイバ膜体のルーメンに連通することができる。

少なくとも一方のヘッダー（下側ヘッダーとすることができる）に、環状ケーシングの内部及びファイバ膜体の外部と流体連通するガス移送通路を設ける。

１つ又は複数の通路は、ヘッダーのオフセット部分に形成することができる。ヘッダーは平面状の端面を有することができる。複数個のこのようなモジュールを、マニホルド又はパイプを相互接続することなく、互いに結合して濾過モジュールの列を形成することができる。このような濾過モジュール列を複数相互接続して、濾過モジュールのバンクを画定することができる。濾過カートリッジ及びバンクの例としては、特許文献１（国際公開第１９８８／００１８９５号／国際出願第PCT/AU87/00309号：米国特許第４，８７６，０１２号及び同第４，８７１，０１２号に対応）及び特許文献２（国際公開第１９９１／００４７８３号／国際出願第PCT/AU90/00470号：米国特許第５，１９４，１４９号に対応）に記載されているものがある。これら特許文献は参照によって全体としてあらゆる目的のため本明細書に組入れられるものとする。

国際公開第１９８８／００１８９５号パンフレット 国際公開第１９９１／００４７８３号パンフレット

濾過システムは、複数の濾過モジュールを有し、マニホルドによって他の濾過モジュールと流体連通させることがよくある。ヘッダーに対して流体を出入り連通させるマニホルドは、ヘッダーの上方及び／又は下方に配置することができる。

濾過システムは、一般的に複数の濾過モジュールを有し、大きなアレイを形成するバンク（集合列）となるよう配列することがよくある。これらタイプのシステムにおける濾過カートリッジは、限られた寿命しかなく、濾過システムの作動寿命中に定期的間隔でクリーニング及び／又は交換のために取外す必要がある。上側及び下側の取付け部を有する濾過モジュール組立体は、上側及び下側の取付け部のうち少なくとも一方を垂直方向にずらし、次いで濾過モジュール及び／又はカートリッジを取付け部間から側方に取外し、単独のカートリッジを取外し／交換するか、又は濾過モジュールを点検修理する。マニホルドの位置は、濾過モジュール及び／又はカートリッジを側方に移動し、垂直方向に位置するマニホルド周りで取り回しできることを必要とする。モジュール及び／又はカートリッジを取外すためバンクにおける隣接モジュールを取外し、バンク内に位置するモジュールにアクセスできるようにする。単独のモジュール、とくに、膜体モジュールの複数列アレイ内の深い位置に配置されているモジュールの評価には、濾過システム全体のオフライン状態が、望ましくないほど長い期間にわたることになる。このことは、評価、交換又は点検修理すべきカートリッジがモジュールのバンク内の深い位置に配置されている場合にとくに言える。

濾過カートリッジ内の膜体は、定期的な検査、評価、診断、クリーニング及び／又は交換を受けるのが望ましい場合があり得る。例えば、濾過モジュール内の膜体に不具合があるとき、そのモジュールをシステムの残りのモジュールから隔離（切離）して、濾過システムから生じた濾液（濾過流体）が供給液体で汚染されるのを防止することが望ましい。したがって、膜体に不具合が生じたときモジュールを隔離する簡単な手段を設けることが望ましい。さらに、不当に濾過システムの動作を中断することなく、容易に点検修理できる隔離構成を設けるのが望ましい。本明細書に記載の方法及びシステムの若干の態様及び実施形態は、濾過モジュールのバンクから個別濾過カートリッジの取出しを簡素化するマニホルド構成を提供する。

本明細書に使用する用語「評価」は、濾過モジュールの適正な正常運転を維持することに関連する多数の行為、例えば、点検修理、モニタリング、検査、分析、測定、クリーニング及び診断のうち１つ又は複数を意味する。評価は濾過カートリッジの交換を含む。例えば、評価は、濾過モジュール又は濾過カートリッジの１つ又は複数の特性の分析又は試験、例えば、圧力減衰検査を行うことを意味する。圧力測定又は一連の圧力測定を行い、測定値を目標値と比較することができる。測定値が目標値に合致しない場合、濾過カートリッジは、代替カートリッジと交換することができる。

濾過モジュール及び／又は濾過カートリッジの評価は、例えば、制御システムを用いることを含めて多くの異なる手法のうちの１つを使用して、又は１つ以上の手順を手作業で行う一人又は複数のオペレータによって行うことができる。例えば、濾過モジュールは１つ以上のセンサを装備することができる。センサは、濾過モジュールの少なくとも１つの作動パラメータ、例えば、限定しないが、濾過流体（濾液）純度、流速（流量）、及び膜間差圧を検出又は測定するよう構成することができる。制御システムは、測定値を目標値又は値範囲と比較するよう構成することができる。測定値が目標値に合致しない場合、制御システムは、自動的にシャットオフバルブを係合させ、モジュール又はカートリッジを通過する濾過流体の流れを遮断することができる。代案として、作動パラメータは、一人又は複数のオペレータが行う手作業を使用して測定又は検出することができる。

本発明の１つ以上の態様は、膜濾過システムの実施形態を伴う。膜濾過システムは、複数の中空ファイバ膜体を含む第１濾過モジュールを備えることができる。複数の中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、またこれら上側ヘッダーと下側ヘッダーとの間に延在する。濾過システムは、上側ヘッダー内に画定し、また複数の中空ファイバ膜体及び着脱可能な端部キャップに流体連通する第１濾過流体通路を有する。着脱可能な端部キャップは、ポート及びシャットオフバルブを有する。シャットオフバルブは、ポートと第１濾過流体通路とを選択的に流体連通できるよう構成したシールを有する。

本発明の他の態様によれば、膜濾過システムは、さらに、複数個の濾過モジュールを備え、前記複数個の濾過モジュールそれぞれは、対応の濾過流体通路を設けた対応の上側ヘッダーを有することができる。他の態様において、膜濾過システムは、さらに、前記複数個の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける前記濾過流体通路と流体連通する濾過流体転送マニホルドを備えることができる。少なくとも１つの態様において、前記シャットオフバルブは、前記第１濾過流体通路が前記複数個の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける前記濾過流体通路と流体連通を生じている間に、前記第１濾過流体通路から前記複数の中空ファイバ膜体を隔離するよう構成することができる。

本発明の種々の態様によれば、前記シャットオフバルブは、さらに、前記着脱可能な端部キャップから突出するシャフトを有することができる。他の態様において、前記シャットオフバルブは、前記第１濾過流体通路と流体連通するシャットオフ通路内に配置することができる。さらに他の態様において、前記シャットオフ通路の内壁及び前記シャットオフバルブの前記シャフトは相補的整合構造を有し、前記相補的整合構造は、前記シャットオフバルブを前記シャットオフ通路内で変位させ、また前記ポートと前記第１濾過流体通路との間を選択的に流体連通させることができるよう構成することができる。若干の態様において、前記シャットオフバルブは、前記シールを手動位置決めできる構成とすることができる。少なくとも１つの態様において、前記シャットオフ通路は、覗き窓を有することができる。

若干の態様において、膜濾過システムは、さらに、前記濾過流体通路及び前記ポートに流体連通する濾過流体収容チャンバを備えることができる。前記濾過流体収容チャンバは、前記ポートと前記複数の中空ファイバ膜体との間を流体連通することができる。他の態様において、膜濾過システムは、さらに、濾過流体転送マニホルド及び濾過流体転送ポートを備えることができる。前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体転送マニホルドと前記濾過流体収容チャンバとの間を流体連通するよう配置することができる。

本発明の１つ以上の態様は膜濾過システムを企図し、この膜濾過システムは、複数の中空ファイバ膜体を有する少なくとも１個の濾過モジュールであって、前記複数の中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、また前記上側ヘッダーと前記下側ヘッダーとの間に延在させた、該少なくとも１個の濾過モジュールを備える。前記上側ヘッダーは、第１封止表面及び第１濾過流体通路を有することができる。膜濾過システムは、さらに、第２封止表面を有する着脱可能な端部キャップであって、前記第２封止表面は前記第１封止表面と選択的に係合するよう構成した、該端部キャップを備えることができる。第２封止表面は、選択的に前記複数の中空ファイバ膜体と前記濾過流体通路との間の流体連通を可能にする。他の態様において、他の態様において、膜濾過システムは、さらに、共通濾過流体マニホルド及び濾過流体転送ポートを備えることができる。前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体通路と前記共通濾過流体マニホルドとの間で流体連通することができる。

本発明の１つ以上の態様は、膜濾過システムにおける濾過カートリッジを交換する方法を目的とする実施形態を包含する。この方法は、複数の濾過モジュールを備える膜濾過システムであって、各濾過モジュールは、濾過カートリッジ、濾過流体通路を画定する上側ヘッダー、及び上側ヘッダーに流体連通する着脱可能な端部キャップを有する構成とした、該膜濾過システムにアクセスするステップを有することができる。着脱可能な端部キャップは、前記濾過流体通路に連通するポートと、前記ポートと前記濾過流体通路との間の流体連通を選択的に可能にするよう構成したシャットオフバルブと有することができる。本発明方法は、さらに、少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つの特性を評価して評価結果を得る評価ステップを有することができる。前記評価結果に基づいて、本発明方法は、さらに、前記少なくとも１つの濾過モジュールにアクセスするステップを有する。本発明は、さらに、前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つのシャットオフバルブを係合させて、前記複数の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける濾過流体通路間の流体連通を維持しつつ、前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける前記ポートと前記濾過流体通路との流体連通を遮断するステップを有することができる。

他の態様によれば、前記評価ステップは、少なくとも１つの特性を測定し、測定値を目標値と比較し、前記測定値と前記目標値との間の比較に基づいて前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける不具合を認識するステップを含むことができる。少なくとも１つの態様において、前記評価ステップは、圧力減衰検査を行うステップを含むことができる。若干の態様において、前記圧力減衰検査は、制御システムによって自動的に行うことができる。

若干の態様において、前記少なくとも１つのシャットオフバルブを係合させるステップは、前記少なくとも１つのシャットオフバルブのシャフトを前記端部キャップの上面から突出させ、前記少なくとも１つの濾過モジュールがオフラインであることを視覚的に表示する。他の態様において、本発明方法は、さらに、前記少なくとも１つのシャットオフバルブの係合を離脱させ、前記ポートと前記濾過流体通路との間を流体連通させるステップを有することができる。少なくとも１つの態様において、前記少なくとも１つのシャットオフバルブの係合及び離脱は、前記少なくとも１つのシャットオフバルブにおけるシャフトの回転を伴うものとする。

本明細書に記載の本発明方法及びシステムの１つ以上の態様は、改善した濾過モジュール組立体に関する。改善した濾過モジュール組立体は、濾過システムに有利に使用することができる。本明細書に記載の本発明濾過モジュール組立体の態様及び実施形態は、望ましいことに、濾過システムの濾過モジュールを点検修理するのに要する停止時間を減少することができる。本明細書に記載の本発明濾過モジュール組立体の態様及び実施形態は、濾過システムの濾過モジュールを改善した端部キャップ構成に使用することができる。

本発明の１つ以上の態様によれば、膜濾過システムは、複数の中空ファイバ膜体を含む第１濾過モジュールを備えることができる。中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、またこれら上側ヘッダーと下側ヘッダーとの間に延在する。濾過システムは、上側ヘッダー内に画定し、また複数の中空ファイバ膜体に流体連通する第１濾過流体通路を有する。若干の実施形態において、第１濾過流体通路は、中空ファイバ膜体のルーメン又は内側と流体連通することができる。濾過システムは、さらに、着脱可能な端部キャップを有することができる。本明細書に使用する用語「端部キャップ」は、着脱可能な端部キャップ又は膜モジュールに含まれる任意な他の部分のいずれにも損傷を与えることなく、膜モジュールから可逆的に取外すことができるものである。濾過モジュールから取外した着脱可能な端部キャップは、モジュールで交換することができ、またモジュールは着脱可能な端部キャップの取外し及び交換によって生ずる性能喪失がなく動作することができる。若干の実施形態において、着脱可能な端部キャップは、ポート及びシャットオフバルブを有する。少なくとも１つの実施形態において、シャットオフバルブは、ポートと第１濾過流体通路とを選択的に流体連通できるよう構成したシールを有する。

若干の実施形態において、膜濾過システムは、さらに、複数個の濾過モジュールを備え、前記複数個の濾過モジュールそれぞれは、対応の濾過流体通路を設けた対応の上側ヘッダーを有することができる。膜濾過システムは、さらに、前記濾過流体通路と流体連通する濾過流体転送マニホルドを備えることができる。若干の実施形態において、第１濾過流体通路を有する第１濾過モジュールにおけるシャットオフバルブは、前記第１濾過流体通路が前記複数個の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける前記濾過流体通路と流体連通を生じている間に、前記第１濾過流体通路から第１濾過モジュールにおける前記複数の中空ファイバ膜体を隔離するよう構成する。少なくとも１つの実施形態において、シャットオフバルブに連結したシールを手動で位置決めできるよう構成する。

若干の実施形態によれば、濾過システムは、さらに、シャットオフ通路を有することができる。シャットオフ通路は、覗き窓を有することができる。覗き窓によれば、ユーザーが圧力減衰検査中に気泡の存在を目視点検できるようになる。

種々の実施形態において、前記シャットオフバルブは、さらに、前記着脱可能な端部キャップから突出するシャフトを有することができる。前記シャットオフバルブは、シャットオフ通路内に配置することができる。若干の実施形態において、着脱可能な端部キャップにおけるポートは、第１濾過流体通路と流体連通することができる。前記シャットオフ通路の内壁及び前記シャットオフバルブの前記シャフトは相補的整合構造を有することができる。前記相補的整合構造は、前記シャットオフバルブを前記シャットオフ通路内で変位させ、また前記ポートと前記第１濾過流体通路との間を選択的に流体連通させることができるよう構成することができる。本明細書に使用する用語「相補的整合構造」は、第２表面の構造を収容する構成を有する第１表面を意味する。相補的整合構造は、選択的に流体連通を可能にする機能を行う目的に適う任意な構造とすることができる。例えば、若干の実施形態において、相補的整合構造としては、ねじ及びねじ山構成がある。整合構造の他の非限定的な例としては、プラグ及びプラグ孔、キー、又はバヨネット構成がある。

一実施形態によれば、濾過システムはさらに濾過流体収容チャンバを有する。濾過流体収容チャンバは、第１濾過流体通路及びポートに連通することができる。濾過流体収容チャンバは、前記ポートと前記複数の中空ファイバ膜体との間を流体連通することができる。他の態様によれば、膜濾過システムは、さらに、濾過流体転送マニホルド及び濾過流体転送ポートを備えることができる。前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体転送マニホルドと前記濾過流体収容チャンバとの間を流体連通するよう配置することができる。

本発明の１つ以上の態様によれば、膜濾過システムは少なくとも１個の濾過モジュールを備えることができる。この濾過モジュールは、複数の中空ファイバ膜体を有することができる。複数の中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、また前記上側ヘッダーと前記下側ヘッダーとの間に延在させる。若干の態様において、上側ヘッダーは、第１封止表面及び第１濾過流体通路を有することができる。第１濾過流体通路は、前記複数の中空ファイバ膜体と流体連通することができる。少なくとも１つの態様において、膜濾過システムは、さらに、着脱可能な端部キャップを有する。着脱可能な端部キャップは、第２封止表面を有し、前記第２封止表面は前記第１封止表面と選択的に係合するよう構成し、選択的に前記複数の中空ファイバ膜体と前記濾過流体通路との間の流体連通を可能にする。第１及び第２の封止表面は、選択的な流体連通を行う目的に適う任意の表面とすることができる。例えば、第１封止表面は、着脱可能な端部キャップの底部部分の底面とし、第２封止表面は、据込みヘッドの上面とすることができる。若干の態様において、第１及び第２の封止表面が互いに係合するとき、濾過流体通路と中空ファイバ膜体のルーメンとの間の流体連通を遮断することができる。若干の態様において、膜濾過システムは、さらに、共通濾過流体マニホルドを備えることができる。他の実施形態において、膜濾過システムは、さらに、濾過流体転送ポートを備えることができる。若干の事例において、前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体通路と前記共通濾過流体マニホルドとの間で流体連通することができる。

本明細書に記載の本発明システム及び方法は、膜濾過システムにおける濾過カートリッジを交換する方法を目的とする実施形態を包含する。この方法は、複数の濾過モジュールを備える膜濾過システムにアクセスするステップを有する。各濾過モジュールは、濾過カートリッジ、濾過流体通路を画定する上側ヘッダー、及び端部キャップを有する構成とする。着脱可能な端部キャップは上側ヘッダーと流体連通する。着脱可能な端部キャップは、前記濾過流体通路に連通するポートを有する。着脱可能な端部キャップは、さらに、前記ポートと前記濾過流体通路との間の流体連通を選択的に可能にするよう構成したシャットオフバルブを有することができる。

本発明方法は、さらに、少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つの特性を評価して評価結果を得る評価ステップを有することができる。評価は上述したように行い、また特徴付けされる。例えば、評価ステップは、濾過モジュールに対して圧力減衰検査を行う。評価結果に基づいて、本発明方法は、さらに、前記少なくとも１つの濾過モジュールにアクセスするステップを有する。例えば、濾過モジュールが圧力減衰検査に合格しない場合、この濾過モジュールにアクセスする。本明細書で使用する用語「アクセスする」は、濾過モジュールの１つ以上の特徴部を制御することを意味する。例えば、アクセスは制御システムによって行う。制御システムは、１つ以上の特徴部、例えば、シャットオフバルブを制御する１つ以上の信号を濾過モジュールに送る。他の実施例において、アクセスは、ユーザー、例えば、オペレータによって行うことができる。オペレータは、手作業で濾過モジュールの１つ以上の特徴部、例えばシャットオフバルブを制御する。本発明方法は、さらに、前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つのシャットオフバルブを係合させて、前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける前記ポートと前記濾過流体通路との流体連通を遮断するステップを有することができる。シャットオフバルブがこのように係合するとき、前記複数の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける濾過流体通路間の流体連通は維持することができる。例えば、濾過モジュールのバンクにおける１個又はそれ以上の濾過モジュールが圧力減衰検査に合格しにとき、不合格の欠陥濾過モジュールのシャットオフバルブを係合させる。このことにより、欠陥濾過モジュールの膜体を欠陥のないモジュールに関連する濾過流体通路から隔離し、汚染源となる供給流体が濾過流体通路に流入するのを防止する。欠陥のない濾過モジュールの濾過流体通路間の流体連通は、欠陥濾過モジュールのシャットオフバルブが係合しているときでも、欠陥濾過モジュールの濾過流体通路を通して維持することができる。

少なくとも１つの態様において、前記評価ステップは、少なくとも１つの特性を測定し、測定値を目標値と比較し、前記測定値と前記目標値との間の比較に基づいて前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける不具合の有無を決定するステップを含むことができる。若干の態様において、測定される少なくとも１つの特性は、中空ファイバ膜体に関連する膜間差圧とすることができる。１つ又はそれ以上の膜体が破断するとき、膜間差圧に関連する測定値は、１つ又はそれ以上の目標値に適合しない値となる。欠陥の存在を決定することに応答して、濾過モジュールをオフライン状態にし、例えば、これはシャットオフバルブを係合させることによって行う。若干の態様において、圧力減衰検査は制御システムによって自動的に行うことができる。例えば、濾過モジュール内に位置するセンサが膜間差圧測定値を供給することができる。センサは制御システムと通信することができる。特定モジュールに関連する膜間差圧測定値が欠陥を示している場合、制御システムは、そのモジュールに関連するシャットオフバルブを閉鎖する信号を発生することができる。

他の態様によれば、シャットオフバルブを係合させるステップは、シャットオフバルブのシャフトを濾過モジュールにおける着脱可能な端部キャップの上面から突出させる。この突出は、濾過モジュールがオフラインであることを視覚的に表示する。若干の態様において、本発明方法は、さらに、シャットオフバルブの係合を離脱させ、濾過モジュールの着脱可能な端部キャップにおけるポートと濾過モジュールにおける濾過流体通路との間を流体連通させるステップを有することができる。少なくとも１つの態様において、シャットオフバルブの係合及び離脱は、シャットオフバルブシャフトの回転を伴うものとすることができる。

上述した実施形態は中空ファイバ膜体につき説明したが、本発明方法及びシステムは必ずしもこれに限定されるものではなく、他の種類の濾過膜体、例えば、多孔質の又は透過可能な膜体を渦巻き卷回、マット、又はシート形状にしたものを組込んだシステムにも適用できる。

上述の若干の態様及び実施形態は、１つ以上の濾過膜カートリッジを有する濾過モジュール組立体又はサブモジュール組立体に関連する。濾過膜カートリッジは、両側の端部に取付けた対称的な据込みヘッドを有することができる。しかし、非類似据込みヘッドを有する濾過膜カートリッジ又はサブモジュールも考えられることに留意されたい。

本明細書に記載した種々の態様及び実施形態は、例えば、供給流体、濾過流体、及びガスの形態としての流体を他のヘッダー、例えば隣接の同様のヘッダーに配送し、またヘッダーに接続する濾過モジュール、カートリッジ又はサブモジュール組立体に対して流入及び流出させるよう構成したヘッダーを利用する濾過モジュール組立体に関する。

本発明の態様は、膜濾過モジュールのヘッダーを封止するよう構成した着脱可能な端部キャップを提供する。着脱可能な端部キャップは、単に端部キャップと称する場合がある。端部キャップは、端部キャップの互いに対向する両側の側面のうち一方、及び濾過膜カートリッジに流体連通する側の端部キャップの面に流体連通する流体転送通路を有することができる。流体転送通路は、バルブによって選択的に開閉することができる。若干の態様において、膜濾過モジュールから流体転送通路への流入口は、バルブによって、封止状態で開閉することができる。他の態様において、流体転送通路から、流体転送通路の流体連通する濾過流体マニホルドへの流出口は、バルブによって封止状態で開閉することができる。

若干の実施形態によれば、着脱可能な端部キャップは、流体の流れを有利に制御する特徴部を有する構成とすることができる。若干の実施形態において、バルブは濾過モジュールを濾過システムから離脱するよう、しかもシステムにおける他のモジュールに干渉せずに動作することができる。若干の態様において、バルブは端部キャップ内に配置し、また端部キャップの外部から操作できるようにする。種々の態様において、端部キャップの面は、端部キャップの底部部分とすることができる。幾つかの態様において、流体通路の流出口は端部キャップの底部部分に設けることができる。種々の態様において、バルブの状態はヘッダーの外部の目視点検によって確認することができる。

少なくとも１つの態様において、端部キャップは、ヘッダー内の第１位置と第２位置との間で移動可能にすることができる。第１位置では、端部キャップは、ヘッダー内における膜濾過モジュール及び濾過流体出口に流体連通する流体転送通路を画定することができる。端部キャップを第２位置に移動するとき、流体転送通路は閉鎖することができる。

種々の態様において、流体転送通路は、膜濾過モジュールの据込みヘッドの濾過流体排出面に連通することができる。端部キャップが第２位置にあるとき、端部キャップは濾過流体排出面を封止し、濾過流体転送通路を閉鎖することができる。若干の態様において、端部キャップは、濾過流体排出面に隣接配置して、シールを形成することができる。

本発明の態様及び実施形態は、濾過モジュールのバンクに一緒に接続する複数の濾過モジュールを有する膜濾過システムに関する。流体制御モジュール（本明細書で「マニホルド」とも称する）は、供給流体源及び曝気（エアレーション）ガス源をバンクにおける濾過モジュールのうち１つ又はそれ以上のヘッダーに流体連通させることができる。流体制御モジュール及び濾過モジュールヘッダーのうち少なくとも一方は、一体化した供給流体導管、濾過流体導管及びガス導管を有することができる。流体制御モジュールは、ガスを流体制御モジュールの本体内に設けた供給流体導管に導入する際に、ガスを濾過モジュールのヘッダーに自動的に送給するよう構成することができる。

本明細書に記載の方法及びシステムに使用するタイプの流体制御マニホルドの例は、共願の豪州国特許出願公開第２０１１２０２５１４号（豪州国特許出願第２０１０９０２３３４号）に記載されており、その要旨は参照により全体的に本明細書に組入れられるものとする。

添付図面は、縮尺どおりに描くことを意図していない。図面において、種々の図に示す各同一の又はほぼ同一のコンポーネントは同様の参照符号で示す。簡明にするため、各図において、すべてのコンポーネントに参照符号を付けてはいない。

本発明の１つ又は複数の態様による１対の膜濾過モジュールを示す線図的断面図である。 図１に示す膜濾過モジュールの一部分解した状態における線図的断面図である。 図２に示す領域Ａの一部分解した状態における線図的拡大断面図である。 図２に示す領域Ｂの線図的拡大断面図である。 本発明の１つ又は複数の態様による端部キャップが開放位置にある上側ヘッダーハウジングの拡大縦断面図である。 端部キャップが閉鎖位置にある図５の上側ヘッダーハウジングの拡大縦断面図である。 本発明の１つ又は複数の態様による１対の膜濾過モジュールにおける上側部分の拡大縦断面図である。 図７に示す領域Ａの線図的拡大縦断面図である。

本明細書に記載する本発明の態様及び実施形態による濾過モジュール組立体を図１に全体的に参照符号１０で示す。図１において、組立体１０は、共通の上側マニホルド１３及び下側マニホルド１４にそれぞれ取付けた濾過モジュール１１，１２を有する。各濾過モジュール１１，１２は管状の外側ケーシング１５を有し、この外側ケーシング１５は、対応のサブモジュール又はカートリッジ１６を包囲する。ケーシング１５は、下側ソケット３１と上側ヘッダーハウジング３０との間に延在する。下側ソケット３１は下側ヘッダー３２に取付けることができる。下側ヘッダー３２はヘッドピース４９を有する。ヘッドピース４９は流体制御マニホルド５４に接続し、この流体制御マニホルド５４は供給液体及び空気を下側ヘッダー３２に選択的に供給する。

カートリッジ１６は、互いに対向する上側据込みヘッド１７及び下側据込みヘッド１８内に据込み、またこれら上側及び下側の据込みヘッド１７，１８間に垂直方向に延在する複数の中空ファイバ膜体（図示せず）を有することができる。据込みヘッド１７，１８は、樹脂製の据込みポット用の材料で形成し、また全体的に円筒形の形態にすることができる。据込みヘッドの形状及びサイズはそれほど厳密に規定されるものではなく、正方形、長方形、三角形、又は楕円形のブロックを含む種々の形態を使用できることに留意されたい。据込みヘッドには貫通開口又は貫通孔２６を設け、ガス及び液体がカートリッジ１６内に流入できるようにする。

中空ファイバ膜体は、濾過カートリッジの作業部分をなす。各ファイバ膜体は、約０.２ミクロンの平均孔サイズ、約６００ミクロンの壁厚、及び約２００ミクロンのルーメン（管腔）直径を有するものとすることができる。ファイバ膜体は束状に配列することができる。束内には約１４，０００本の中空ファイバを設けることができるが、この数、並びに個別ファイバの寸法及び特性はそれほど厳密に規定されるものではなく、作動要件に従って変動することができる。

各据込みヘッド１７，１８は、それぞれに対応する据込みスリーブ１９，２０内に注型され、また据込みスリーブ２０，１９によって外側面を周方向に包囲され、各据込みスリーブ１９，２０は、互いに対向する対応の据込みヘッド１７，１８に向かってファイバの方向に長手方向に延在する。各据込みスリーブ１９，２０は、据込みヘッド１７，１８と、据込みヘッドから長手方向に延在するファイバとの間の境界面を越えて互いに対向する対応の据込みヘッド１７，１８に向かって延在し、流体連通領域２１を形成する。

各据込みスリーブ１９，２０は、流体連通領域２１に形成し、また配置した複数の開口２２を有する。この実施形態によれば、開口２２のアレイは、据込みスリーブの周りで周方向及び長手方向に互いに離して配置する。各開口２３は周方向に延在する溝孔の形態とする。開口２３のサイズ、形状及び数は、厳密に規定されるものではない。開口２２は、各据込みヘッド１７，１８の末端部２４，２５近傍に配置すると好適である。

図４に示すように、ファイバ膜体（図示せず）の上側端部は上側据込みヘッド１７内に埋設する。据込みヘッド１７は、例えば、ポリウレタンのような樹脂材料のプラグを有することができ、この樹脂材料を据込みスリーブ２０内に注型する。据込みスリーブ２０の上側端部の周縁に沿って、Ｏリング７７及び７８をそれぞれ収容する溝７５及び７６を設ける。上側据込みスリーブ２０の下側端部７９は、ファイバ膜体（図示せず）を包囲する円筒形のスクリーン８０を収容するよう構成することができる。

円筒形のスクリーン８０は、上側据込みスリーブ２０の下側端部７９と下側据込みスリーブ１９の上側端部との間に延在する。スクリーン８０は、据込みスリーブの外壁に沿って周方向リブ８０′によって流体連通領域２１から離間した位置まで延在する。１つの好適な実施形態において、スクリーン８０は薄い壁を有する密実なチューブとするが、他のスクリーン形態、例えば、有孔チューブ又はケージ状メッシュを使用することもできる。スクリーンはサブモジュールの取扱い中に膜体を保護し、また膜体束内の流体流を保持するよう機能する。密実チューブであるスクリーンの平滑表面は、さらに、使用中膜体に起こり得る摩耗を減少する。

上側据込みスリーブ２０は、その上側端部を環状アダプタ８１内に嵌合する。据込みスリーブ２０は、サークリップ８２により環状アダプタ８１に係合かつ保持し、このサークリップ８２は、据込みスリーブ２０及び環状アダプタ８１の対応する外壁及び内壁に設けた整合溝８３，８４に配置する。上側据込みスリーブ２０は、上側ヘッダーハウジング３０の半径方向に突出する肩部８５上に支持し、この支持は、上側据込みスリーブ２０の外方に突出するリブ８６によって行う。ロック用突出部８５′は、サークリップ８２を収容する溝８３，８４の下方に離れて上側据込みスリーブ２０の外壁に形成することができる。ロック用突出部８５′は肩部８５に形成した溝孔（図示せず）に係合し、上側据込みスリーブ２０と上側ヘッダーハウジング３０との間の相対回転を阻止する。

上側据込みスリーブ２０及び環状アダプタ８１は、上側ヘッダーハウジング３０によって包囲し、またこの上側ヘッダーハウジング３０内に取付ける。上側ヘッダーハウジング３０は、上側ハウジング、又は単にハウジングと称することがあり得る。上側ヘッダーハウジング３０は、端部が開放し、また上側据込みスリーブ２０及び環状アダプタ８１を緊密に収容する寸法にする。

上側ヘッダーハウジング３０は、上側コンポーネント８７及び下側コンポーネント８８により形成する。上側コンポーネント８７の下側端部８９には周縁フランジ９０を設ける。周縁フランジ９０の下面９１には環状溝９２を設ける。下側コンポーネント８８の上側端部９３には、上側コンポーネント８７の周縁フランジ９０に隣接配置することができる周縁フランジ９４を設ける。下側コンポーネント８８の周縁フランジ９４の上面９５には環状リブ９６を設ける。環状リブ９６は、上側及び下側のコンポーネント８７，８８のフランジ９０，９４を互いに隣接配置するとき、環状溝９２内に整合及び嵌合するサイズにすることができる。フランジ９０，９４間に蟻継ぎシールを設ける。フランジ９０，９４は、Ｃ字状断面の外部クリップ９７により互いに隣接した状態に保持し、この外部クリップ９７は、上側及び下側コンポーネント８７，８８のフランジ９０，９４の周縁上に嵌着しまた係合する。クリップ９７はフランジ９０，９４を突合せ位置に保持するようバイアスを加えた弾性自己動作デバイスとすることができる。フランジ９０，９４は、手作業又は工具のいずれかによってクリップ９７を拡開して取外すことによって離脱させることができる。

使用にあたり、環状アダプタ８１は、ヘッダーハウジング３０の上側コンポーネント８７に封止係合する。環状アダプタ８１の周縁周りにＯリング１０２，１０３を支持する環状溝１００，１０１を設ける。Ｏリング１０２，１０３は上側コンポーネント８７の内壁に力を加え、封止係合を生ずる。

上側ヘッダーハウジング３０の下端部８９における周縁フランジ９０と環状溝１００，１０１との間で上側ヘッダーハウジング３０の上側コンポーネント８７に、環状流体転送通路１０４を形成する拡大直径部分を設ける。流体転送通路１０４は、上側据込みスリーブ２０の外壁と上側ヘッダーハウジング３０の上側コンポーネント８７の内壁との間に配置することができる。流体転送ポート１０５は、環状流体転送通路１０４に隣接してこの環状流体転送通路１０４から延在し、上側コンポーネント８７の側壁に位置する。流体転送ポート１０５には、その遊端１０７に管状接続フランジ１０６を設ける。管状の接続フランジ１０６の周縁周りに、Ｏリング１１０，１１１を支持する１対の環状溝１０８，１０９を設ける。

使用にあたり、上側据込みスリーブ２０を上側ヘッダーハウジング３０内に取付けるとき、据込みスリーブ２０は、流体連通領域２１における複数の開口２２が環状流体転送通路１０４と流体連通するよう位置決めする。

ロック用突出部８５′は、上側据込みスリーブ２０と上側ヘッダーハウジング３０との相対回転を阻止することができる。相対回転防止は、開口２２の位置を流体転送ポート１０５から離間させることができ、したがって、流体流出領域における膜体に対する損傷を防止する上で望ましい。

上側据込みスリーブ２０及び上側据込みスリーブ２０を取付けた環状アダプタ８１は、上側ヘッダーハウジング３０内で取付け位置に着脱可能な端部キャップ１２０によって保持される。端部キャップ１２０は、底部部分１２１、縮径中間部分１２２及び上側部分１２３を有する。端部キャップ１２０は、さらに、中心に位置するシャットオフ通路１２４を有し、このシャットオフ通路１２４は、上側部分１２３から底部部分１２１の下側面１２５まで貫通する。縮径中間部分１２２は、内部凹面状壁１２７、及び多数の半径方向に突出する補強リブ１２８を有する濾液（濾過流体）排出通路１２６を形成し、補強リブ１２８は、濾液排出通路１２６の上壁１２９と下壁１３０との間に延在する。濾液排出通路１２６は、濾液通路と称する場合もあり得る。

端部キャップ１２０の底部部分１２１は、中心ボス１３１を有し、この中心ボス１３１にシャットオフ通路１２４が貫通し、下端部１３２で開口する。底部部分１２１は、周縁の下方突出リブ１３３を有し、この下方突出リブ１３３は、使用にあたり上側据込みヘッドの上面から離間する環状アダプタ８１の上側周端縁１３４に圧着し、上側据込みヘッド１７と端部キャップ１２０との間に濾液収容チャンバ１３５を画定する。環状アダプタ８１の上側周端縁１３４には、内方に突出する周方向の持上げ肩部１３９を設ける。上側据込みヘッド１７内に据込みされたファイバ膜体の開放端部は濾液収容チャンバ１３５に開口し、膜体ファイバルーメンと濾液収容チャンバ１３５との間における流体連通を生ずる。

下方突出リブ１３３に隣接する底部部分１２１の外壁には、Ｏリング１３８を支持する周縁溝１３７を設けることができる。この構成は、端部キャップ１２０と上側ヘッダーハウジング３０との間に封止を生ずる。

端部キャップ１２０の上側部分１２３は、中心に位置するボス部分１４１が付いた床部１４０を有し、このボス部分１４１にシャットオフ通路１２４が貫通して上端部１４２で開口する。周方向の段差付きの壁１４３は、上側部分１２３の床部１４０から上方に延在し、上方に開放する窪み１４４を画定する。段差付きの壁１４３の上側部分１４５の外周面にはねじ山１４６を設け、このねじ山１４６は、使用にあたり、ヘッダーハウジング３０の内壁面の上側部分に設けた整合ねじ山１４７にねじ係合する。

端部キャップ１２０の上側部分１２３の外壁で段差部に隣接しかつねじ山１４６の下側には、Ｏリング１４９を支持する周縁溝１４８を設ける。この構成によれば、Ｏリング１３８とともに、濾液排出通路１２６の流体密シールを形成するよう作用する。

シャットオフ通路１２４は、ヘッダーハウジング３０の外部から濾液排出通路１２６の内部にアクセスできるようにし、またシャットオフバルブ１５０を収容することができる。シャットオフバルブ１５０は、単にバルブ１５０と称する場合もある。シャットオフバルブ１５０の頂部部分１５１には、調整ツール、例えばバルブを操作するためのねじドライバ又はレンチを収容するための開孔（図示せず）を設けることができる。若干の実施形態によれば、シャットオフバルブ１５０は手動で操作することができるようにする。他の実施形態によれば、シャットオフバルブ１５０は制御システムによって遠隔操作できるようにする。例えば、制御システムは、シャットオフバルブ１５０を操作するサーボモータを遠隔制御することができる。シャットオフバルブ１５０とシャットオフ通路１２４の内壁との間に流体密シールを生ずるシール１５２をシャットオフバルブ１５０の中心部分に隣接して配置することができる。

端部キャップ１２０におけるポート１５４は、濾液収容チャンバ１３５及び濾液通路１２６を流体接続する。シャットオフバルブ１５０は、バルブ１５０の下端に位置するシール１５３を有する。シャットオフバルブ１５０が上方に移動するとき、シール１５３はポート１５４を閉じ、濾液が濾液収容チャンバ１３５から流出して濾液排出通路１２６に流入するのを阻止する。ポート１５４の閉鎖は、しかし、濾液が濾液通路１２６を経て隣接のモジュールヘッダーに出入りする濾液流に干渉しない。シャットオフバルブ１５０は、フィルタ組立体のコンポーネント部分を分解する必要なしに容易に動作できるよう構成する。シャットオフバルブ１５０は、有利にも、複数のモジュールを有する濾過システムにおける単独の膜モジュールをオフライン状態にし、周囲の他のモジュールはオフラインにする必要がないようにすることができる。

シャットオフバルブ１５０は、操作するとき端部キャップ１２０の上側部分１２３から突出するシャフト１５６を有することができる。シャフトの突出は、離れた距離にあっても容易に見分けることができる。若干の実施形態において、突出するシャフトは、シャットオフバルブ１５０が閉じた状態にあり、対応のサブモジュールが切り離された状態又はオフライン状態にあることを示す。

若干の実施形態において、シャットオフ通路１２４の内壁及びシャフト１５６は、ポート１５４と濾液通路１２４との間を選択的に流体連通できるよう構成した相補的に整合する構造を有することができる。例えば、若干の実施形態によれば、シャットオフバルブ１５０は開放位置から閉鎖位置に移動させることができ、この移動は、シャットオフ通路１２４の内壁にねじ係合するバルブ１５０のシャフト１５６を回転することによって行う。通路１２４におけるシャフト１５６の第１方向の可能は、シール１５３の軸線方向上方への移動を生じ、ポート１５４を閉じる。同様に、シャフト１５６を第２方向に回転することによって、シール１５３の軸線方向下方への移動を生じ、ポート１５４を開放することができる。

若干の実施形態によれば、シャットオフ通路１２４は透明窓を有する、又は透明材料で形成し、圧力検査又は圧力減衰検査中にオペレータが気泡を観測できるようにする。空気圧力減衰検査は、中空ファイバ膜体モジュールの一方の側を加圧し、次に或る期間（数分の場合がある）にわたる空気圧力減衰を観察する。モジュールにおける膜体ファイバが正常である場合、圧力減衰に対応する経時的圧力変化は少ない又は不変である。モジュールにおける１つ又は複数の膜体ファイバが破損している場合、圧力は極めて不安定な速度で減衰する。場合によっては、濾過システムにおける中空ファイバ膜体は自動的圧力検査を受けるようにする。１回につきモジュールのラック全体に対して検査手順を行い、また場合によっては、モジュールの全体アレイにおける１個の破損ファイバを発見することができる。空気圧力減衰検査は手作業で行うこともできる。検査は定期的又は散発的に行うことができる。

ヘッダーハウジング３０の上側コンポーネント８７は、上側コンポーネント８７の側壁に位置して濾液排出通路１２６に隣接しまたそこから延在する濾液転送ポート１６０を有する。濾液転送ポート１６０には、遊端１６２に半径方向突出管状接続フランジ１６１を設ける。管状接続フランジ１６１の周縁周りに、Ｏリング１６５，１６６を支持する１対の環状溝１６３，１６４を設ける。

濾液転送ポート１６０の接続フランジ１６１は、共通濾液転送マニホルド１６８に設けた接続フランジ１６７に嵌合し、また封止接続を行う。共通濾液転送マニホルド１６８は、モジュール１１，１２の上側ヘッダー１５５相互間に位置する。

同様に、流体転送ポート１０５の半径方向突出接続フランジ１０６は、各モジュール１１，１２の上側ヘッダー１５５相互間に配置した共通流体転送マニホルド１７０に設けた接続フランジ１６９に嵌合し、また封止接続する。Ｏリング１１０，１１１は流体転送マニホルド１７０の整合接続フランジ１６９に封止係合する。

図１及び２に明示するように、流体転送マニホルド１７０及び濾液転送マニホルド１６８には、それぞれほぼ円形断面の通路１７１及び１７２を設け、これら通路１７１，１７２は、モジュール１１，１２の長手方向軸線に直交する方向に延在する。濾液転送マニホルド１６８は、流体転送マニホルド１７０の上方に取付け、また位置決めする。マニホルド１６８，１７０は、各モジュール１１，１２の上側ヘッダーハウジング３０相互間で、各ヘッダーハウジング３０の対応する端部キャップ１２０の取外しを妨げないように取付ける。

図５及び６は、本発明の種々の態様及び実施形態による端部キャップ及びヘッダーハウジング構成の他の実施形態を示す。これら図面において、端部キャップ及びヘッダーハウジングは、濾液収集チャンバを隔離する他の方法及び構造を提供するよう構成する。若干の実施形態において、濾液収集チャンバの隔離は、それに関連する濾過モジュールに欠陥が検出されるときに行うことができる。

この実施形態において、シャットオフバルブ１５０及び端部キャップの内部濾液通路はもはや必要ではない。

端部キャップ１２０は、段差付き壁１４３によって形成された上側部分１２３と、縮径底部部分１２１とを有することができる。段差付き壁１４３は、端部キャップ１２０における上方が開放し、下方に延在する窪み１４４を画定する。段差付き壁１４３の上側部分１４５には、上側ヘッダーハウジング３０の内壁における整合ねじ山１４７に係合する周縁周方向に延在するねじ山１４６を設ける。底部部分１２１は、周縁で下方に突出するリブ１３３を有し、使用にあたりこのリブ１３３は環状アダプタ８１の上側周端縁１３４に圧着することができる。

使用にあたり、端部キャップ１２０は、底部部分１２１が上側据込みヘッド１７の上面１３６から垂直方向に離れて濾液収容チャンバ１３５を形成する位置まで、ヘッダーハウジング３０内に下方にねじ込む。濾液収容チャンバ１３５は濾液転送ポート１６０に直接流体連通することができる。

濾過モジュールに欠陥が検出されるとき、そのモジュールを隔離するのが望ましい。図６に示すように、端部キャップ１２０をヘッダーハウジング３０内に一層下方にねじ込み、最終的にリブ１３３が上側据込みスリーブ２０の上側周端縁１８０に圧着する。このことは、上側据込みヘッド１７の上面１３６を濾液転送ポート１６０から封止し、濾液が濾液転送ポート１６０に流入するのを阻止するよう機能する。リブ１３３は流体密シールを行う封止用材料で形成する、又はリブに溝を形成し、この溝に封止用Ｏリング（図示せず）を収容することができる。

図７及び８は、本発明の種々の態様及び実施形態による端部キャップ１２０及びヘッダーハウジング構成の他の実施形態を示す。これら図面において、端部キャップ及びヘッダーハウジングは、例えば、関連する濾過モジュールに欠陥が検出されるときに濾液収容チャンバ１３５を隔離する他の方法及び構造を提供するよう構成する。

この実施形態において、端部キャップ１２０は上述の実施形態とは異なる構成にすることができる。段差付き壁１４３から半径方向内方に離れる他の段差付き壁１７３を端部キャップ１２０の上側部分１２３における床部１４０から上方に延在させ、上方が開放した窪み１７４を画定する。端部キャップ１２０の上側部分には半径方向に延在するシャットオフ通路１２４を設け、このシャットオフ通路１２４を段差付き壁１４３の段差部１７５に隣接して配置する。シャットオフ通路１２４は窪み１７４から濾液通路１２６まで延在する。

シャットオフ通路１２４は、ヘッダーハウジング３０の外側から濾液排出通路１２６の内部にアクセスすることができ、またシャットオフバルブ１５０を収容する。シャットオフバルブ１５０の内側部分１５１は、調整ツール、例えば、ねじ回しドライバ又はレンチを収容するための開孔（図示せず）を有し、バルブ１５０を手動で操作できるようにする。シャットオフバルブ１５０の中心部分に隣接してシール１５２を設け、シャットオフバルブ１５０とシャットオフ通路１２４との間に流体密シールを生ずる。

シャットオフバルブ１５０の外方端部にシール１５３を設けることができる。シャットオフバルブ１５０が外方に移動するとき、シール１５３は、濾液排出通路１２６及び濾液転送ポート１６０からポート１７６を閉鎖し、カートリッジ１６からヘッダー１５５に濾液が流れるのを阻止するよう機能する。しかし、濾液通路１２６を経て隣接のヘッダーに出入りする濾液流に干渉しないようにすることに留意されたい。シャットオフバルブ１５０は、フィルタのコンポーネント部分を分解する必要なしに容易に動作できるよう設計する。

シャットオフバルブ１５０は、シャットオフ通路１２４の内壁にねじ係合するバルブ１５０のシャフト１５６を回転し、この結果、シャットオフ通路１２４に対して軸線方向外方に相対移動させることによって、開放位置から閉鎖位置まで移動することができる。これにより、ポート１７６は、シャフト１５６の端部に配置したシール１５３を使用して閉鎖される。シャットオフバルブ１５０は、シャフト１５６を逆方向に回転することによって開放することができる。

濾過モジュールの操作を、以下に図１〜５につき全体的に説明する。

あらゆる目的のため全体を参照によって本明細書に組入れられるものとする、共願の豪州国特許出願公開第２０１１２０２５１４号（豪州国特許出願第２０１０９０２３３４号）に記載のように、通常の供給配給モード中及び濾過中、下側ヘッダー３２の供給流体通路６０は、供給液体で充満させることができる。供給液体は次に下側ソケット３１内に流入し、環状流体転送通路９に沿い、流体連通領域２１、下側据込みスリーブ１９における開口２２、及び各モジュール１１，１２の膜体周りに流入する。

この実施形態の濾過システムは、濾過システムは袋小路（デッドエンド）濾過モード又は供給及び抜出し濾過モードで動作することができる。

袋小路濾過モードでは、供給液体は外側ケーシング１５内で加圧され、膜体の壁両側にわたる膜透過差圧を生ずる。この結果、濾液が膜ルーメン内に生ずる。この実施形態において、膜体は下側据込みヘッド１８内では開放しない。したがって、濾液は膜ルーメン内で上方に流れ、濾液収容チャンバ１３５に排出される。次に濾液はポート１５４から濾液排出通路１２６、濾液転送ポート１６０を経て濾液転送マニホルド１６８に流入する。

供給及び抜出し濾過モードでは、各モジュールの底部に流入する供給液体の一部（例えば、供給液体の約１０％〜約７５％）は、膜体の外面に沿ってまた密実スクリーン及び外側ケーシング１５内で上方に流動し、上側据込みスリーブ２０の開口２２から外方に通過し、環状流体転送通路１０４に流入する。つぎに供給液体は流体転送ポート１０５から流出して、流体転送マニホルド１７０の通路１７２に流入する。

この実施形態において、膜体は下側据込みヘッド１８内には開口せず、したがって、濾液は膜体ルーメン内で上方に流動し、濾液収容チャンバ１３５に排出することができる。濾液は、次にポート１５４、濾液排出通路１２６、濾液転送ポート１６０を経て、濾液転送マニホルド１６８に流入する。

共願の豪州国特許出願公開第２０１１２０２５１４号（豪州国特許出願第２０１０９０２３３４号）に記載のように、空気又はガスによるスコーリング（すり落し）が望ましいとき、供給流体通路６０内の液体を下方に押しのけ、この押しのけは、ガスを供給流体通路６０に導入することによって行う。ガスは下側据込みヘッド１８の通路２６を経て上方に供給され、次に膜体の周りに供給される。

ガスは、次に各モジュール１１，１２の底部に流入し、気泡が膜体に沿って、またスクリーン８０内で上昇し、膜体の表面をクリーニングする。ガスは、次に上側据込みスリーブ２０における開口２２から流出し、環状流体転送通路１０４内に流入する。次にガスは流体転送ポート１０５から抜け、流体転送マニホルド１７０の通路１７１に流入する。

ガス曝気（ガスエアレーション）及びスコーリング後の逆洗又はドレインダウン中、液体は、供給液配給モードの方向とは逆方向にモジュールからの液体を流すことにより液体をモジュールから除去することができる。

本明細書に記載した方法及びシステムは、上述の説明及び図面における描写で示したような詳細構造及び構成に用途を限定するものではない。本明細書に記載した方法及びシステムは、他の実施形態でもあり得るもので、種々のやり方で実現又は実施することができる。さらに、本明細書で使用した語句及び用語は説明を目的とするものであり、限定的であると見なすべきではない。「含む（including）」、「備える（comprising）」、「有する（having）」、「包含する（containing）」、「伴う（involving）」、「で特徴付けられる（characterized by）」、「を特徴とする（characterized in that）」、及びこれらの変化形の使用は、それ以後に挙げられる事項、その均等物、並びにそれ以後に挙げられる事項により構成される他の実施形態を網羅することを意味する。

本明細書及び特許請求の範囲における、要素を修飾する「第１」、「第２」、「第３」等の序数用語の使用は、それ自体、一要素の他要素に対する優先度、先行関係、若しくは順番、又は方法を実施する時間的順番を含意するものではなく、或る名前を有する一要素を、同一名前を有する他要素から区別する単なるラベルとして使用するだけであり、要素を区別する序数用語の使用である。

当業者であれば、本明細書に記載した種々のパラメータ及び形態は例示的なものであることを意味し、また実際のパラメータ及び形態は、本発明装置及び方法を使用する特別な用途に基づくものであることは容易に理解されるであろう。当業者であれば、単なる通常の実験を用いて本明細書に記載の特別な実施形態に対する多くの均等物を認識し、又は確認できるであろう。例えば、当業者であれば、本発明によるシステム及びコンポーネントは、システムのネットワークを含む、又は熱交換システム若しくは水処理システムのコンポーネントであり得ることを理解されるであろう。したがって、上述の実施形態は単なる例であり、特許請求の範囲及び本発明の均等物の範囲内で、本明細書に記載したシステム及び方法は、記載した以外のやり方で実施できることを理解されたい。例えば、平坦シート状薄膜を本発明システムにおいて調製及び使用することができる。さらに、このような特徴、システム又は方法が互いに矛盾しない限り、このような特徴、システム又は方法のうち２つ以上の任意な組合せは、本発明の範囲内である。

さらに、種々の改変、変更及び改善は、当然当業者には容易に思い付かれるものであろう。このような改変、変更及び改善も本発明の一部であり、本発明の精神及び範囲内であることを意図する。例えば、マニホルドは、任意の作製技術、例えば、射出成形技術又は溶接技術によって調製でき、また任意の所望材料から作製することができる。他の事例において、既存設備を変更して、本明細書に記載した本発明方法及びシステムの任意の１つ若しくは複数の態様を利用又は組込むことができる。このように、若干の事例において、本発明システムは、本明細書に記載のような濾過システム、又は濾過システムのコンポーネント、例えばマニホルドを備えるよう既存設備に接続する又は構築することを含む。したがって、上述の説明及び図面は単なる例としてのものである。さらに、図面に示すものは本発明を特別に図示した代表物に限定するものではない。

本発明の例示的実施形態を説明したが、それら実施形態における多くの変更、付加、及び欠失を、特許請求の範囲に記載したような本発明及びその均等物の精神及び範囲から逸脱することなく、行うことができる。

Claims (20)

1. 膜濾過システムにおいて、
   複数の中空ファイバ膜体を有する第１濾過モジュールであって、前記複数の中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、また前記上側ヘッダーと前記下側ヘッダーとの間に延在させた、該第１濾過モジュールと、
   前記上側ヘッダーに画定し、また前記複数の中空ファイバ膜体と流体連通する第１濾過流体通路と、並びに
   着脱可能な端部キャップであって、
   ポート及び
   前記ポートと前記第１濾過流体通路との間を選択的に流体連通させることができるよう構成したシールを有するシャットオフバルブ
   を有する、該端部キャップと、
   を備えた、膜濾過システム。
2. 請求項１記載の膜濾過システムにおいて、さらに、複数個の濾過モジュールを備え、前記複数個の濾過モジュールそれぞれは、対応する濾過流体通路を設けた対応する上側ヘッダーを有する、膜濾過システム。
3. 請求項２記載の膜濾過システムにおいて、さらに、前記複数個の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける前記濾過流体通路と流体連通する濾過流体転送マニホルドを備えた、膜濾過システム。
4. 請求項３記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフバルブは、前記第１濾過流体通路が前記複数個の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける前記濾過流体通路と流体連通を生じている間に、前記第１濾過流体通路から前記複数の中空ファイバ膜体を隔離するよう構成した、膜濾過システム。
5. 請求項３記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフバルブは、さらに、前記着脱可能な端部キャップから突出するシャフトを有する、膜濾過システム。
6. 請求項５記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフバルブは、前記第１濾過流体通路と流体連通するシャットオフ通路内に配置した、膜濾過システム。
7. 請求項６記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフ通路の内壁及び前記シャットオフバルブの前記シャフトは相補的整合構造を有し、前記相補的整合構造は、前記シャットオフバルブを前記シャットオフ通路内で変位させ、また前記ポートと前記第１濾過流体通路との間を選択的に流体連通させることができるよう構成した、膜濾過システム。
8. 請求項６記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフ通路は、覗き窓を有する、膜濾過システム。
9. 請求項１記載の膜濾過システムにおいて、前記シャットオフバルブは、前記シールを手動位置決めできる構成とした、膜濾過システム。
10. 請求項１記載の膜濾過システムにおいて、さらに、前記濾過流体通路及び前記ポートに流体連通する濾過流体収容チャンバを備え、前記濾過流体収容チャンバは、前記ポートと前記複数の中空ファイバ膜体との間を流体連通するものとした、膜濾過システム。
11. 請求項１０記載の膜濾過システムにおいて、さらに、濾過流体転送マニホルド及び濾過流体転送ポートを備え、前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体転送マニホルドと前記濾過流体収容チャンバとの間を流体連通するよう配置した、膜濾過システム。
12. 膜濾過システムにおいて、
    複数の中空ファイバ膜体を有する少なくとも１個の濾過モジュールであって、前記複数の中空ファイバ膜体は、上側ヘッダー及び下側ヘッダーに据込み、また前記上側ヘッダーと前記下側ヘッダーとの間に延在させた、該少なくとも１個の濾過モジュールを備え、
    前記上側ヘッダーは、第１封止表面及び第１濾過流体通路を有するものとし、また前記膜濾過システムは、
    第２封止表面を有する着脱可能な端部キャップであって、前記第２封止表面は前記第１封止表面と選択的に係合して、選択的に前記複数の中空ファイバ膜体と前記濾過流体通路との間の流体連通を可能にするよう構成した、該端部キャップを備えた、膜濾過システム。
13. 請求項１２記載の膜濾過システムにおいて、さらに、共通濾過流体マニホルド及び濾過流体転送ポートを備え、前記濾過流体転送ポートは、前記濾過流体通路と前記共通濾過流体マニホルドとの間で流体連通するものとした、膜濾過システム。
14. 膜濾過システムにおける濾過カートリッジを交換する方法において、
    複数の濾過モジュールを備える膜濾過システムであって、各濾過モジュールは、濾過カートリッジ、濾過流体通路を画定する上側ヘッダー、及び上側ヘッダーに流体連通し、前記濾過流体通路と流体連通するポートを有する着脱可能な端部キャップ、及び前記ポート及び前記濾過流体通路との間の流体連通を選択的に可能にするよう構成したシャットオフバルブを含むものとした、該膜濾過システムにアクセスするステップと、
    少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つの特性を評価して評価結果を得る評価ステップと、
    前記評価結果に基づいて、前記少なくとも１つの濾過モジュールにアクセスするステップと、
    前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける少なくとも１つのシャットオフバルブを係合させて、前記複数の濾過モジュールの前記上側ヘッダーにおける濾過流体通路間の流体連通を維持しつつ、前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける前記ポートと前記濾過流体通路との流体連通を遮断するステップと、
    を有する、方法。
15. 請求項１４記載の方法において、前記評価ステップは、少なくとも１つの特性を測定し、測定値を目標値と比較し、前記測定値と前記目標値との間の比較に基づいて前記少なくとも１つの濾過モジュールにおける不具合を認識するステップを含む、方法。
16. 請求項１４記載の方法において、前記評価ステップは、圧力減衰検査を行うステップを含む、方法。
17. 請求項１６記載の方法において、前記圧力減衰検査は、制御システムによって自動的に行う、方法。
18. 請求項１４記載の方法において、前記少なくとも１つのシャットオフバルブを係合させるステップは、前記少なくとも１つのシャットオフバルブのシャフトを前記端部キャップの上面から突出させ、前記少なくとも１つの濾過モジュールがオフラインであることを視覚的に表示する、方法。
19. 請求項１８記載の方法において、さらに、前記少なくとも１つのシャットオフバルブの係合を離脱させ、前記ポートと前記濾過流体通路との間を流体連通させるステップを有する、方法。
20. 請求項１９記載の方法において、前記少なくとも１つのシャットオフバルブの係合及び離脱は、前記少なくとも１つのシャットオフバルブの回転を含むものとした、方法。

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