JPH05245348A - 一体式乱流プロモーターを有する渦巻き形中空繊維膜織物カートリッジ及びモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明によって、分離用途及び他の相接触用
途のための、渦巻き形中空繊維膜織物含有カートリッジ
及びモジュール、並びに該カートリッジを製造するため
の方法を提供する。 【構成】 該カートリッジは、織物様配列に対して実質
的に同一の広がりを有し且つ中空繊維膜束のシェル側に
おいて乱流を誘起させる乱流促進繊維ウェブを含むこと
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、分離用途及び他の相接触用途の
ための、渦巻き形中空繊維膜織物含有カートリッジ及び
モジュール（spiral-type hollow fiber membrane fabr
ic-containing cartridges and modules）の分野に関す
るものであり、詳しくは一体式乱流プロモーター（inte
gral turbulence promoters）を含む改良カートリッジ
及び改良モジュールに関するものである。もし望むなら
ば、本出願と同時に出願され、且つ引例文献として本明
細書に取入れられている「流れを導くバッフル板（Flow
-Directing Baffles）を有する渦巻き形中空繊維膜織物
カートリッジ及びモジュール」という名称の本出願人に
よって同時係属出願されている米国特許出願の内容と組
み合わせて本発明の教示を用いることができる。

【０００２】渦巻き形中空繊維含有カートリッジの構
造、その製造及びその利用に関する多くの従来技術が存
在している。前記装置に関する初期の記述には、Mahon
による米国特許第３，２２８，８７７号と McLain によ
る米国特許第３，４２２，００８号があり、双方とも引
例文献として本明細書に取入れられている。一般的に、
棒形心材の軸線の周囲に且つ該軸線に平行に、中空繊維
の束を配置し（該棒形心材は中空マンドレルであること
ができ、且つ中空繊維の束を製造した後、除去したりし
なかったりすることができる）、中空繊維束の末端を管
板（tube sheets）の中に注封してカートリッジを作
り、そのカートリッジを、流体流の供給を容易にして流
体流を透過させ濃縮するために適当に口を開けられた
（ported）圧力ハウジング（pressure housing）の中に
取付けて、完全なモジュールを作る。

【０００３】更に最近では、中空繊維を織物様ウェブへ
と成形する技術によって、前記のカートリッジ及びモジ
ュールに改良が施された。該技術においては、中空繊維
であることができるか又は中空繊維であることができな
い横方向フィラメントによって、心材の軸に対して実質
的に平行な中空繊維を、相互に関連するような位置に保
持する。

【０００４】上記のような展開にもかかわらず、これら
の中空繊維及び中空繊維織物含有カートリッジ及びモジ
ュールの運転性、効率、及び耐久性を最適化しようとす
る試みが続けられて来た。中空繊維束を通る流体（液
体、気体）流によって、作業者にとって不都合な更なる
問題が起こることがある。そのような問題としては、
（効果的な物質移動を阻害すると思われる）流体／膜接
触におけるチャンネリング、境界層の成長、及び他の不
効率がある。故に、当業における比較的最近の幾つかの
展開によって、浮動中空繊維の間に、又は中空繊維織物
層の間に乱流促進ウェブを介在させることが提案されて
いる。

【０００５】Baurmeister による米国特許第４，９４
０，６１７号は、横方向の繊維によって適当な位置に保
持された少なくとも２層の中空繊維を有する中空繊維織
物含有モジュールに関するものである。該特許では、相
互に交差している隣接層の中空繊維は、交差角に関する
数値範囲を含む規定式に一致するように配置されてい
る。Baurmeister は、中空繊維の巻繊（hollow fiber w
ound body）の中空繊維の周囲に、流体を流出させるた
めに、流体透過性で幾分固く又は幾分弾力性のある織物
を、中空繊維巻繊の中空繊維層の少なくとも一部分の間
に配置することができる、ことを記載している。又、該
特許は、チャンネリングの問題と、（中空繊維に対して
横方向の）半径流が望ましいことについても言及してい
る。更に、Baurmeister は、片側だけに横方向の繊維又
はテープを有する中空繊維マットについて軽く言及して
いる。しかしながら、Baurmeister は、中空繊維織物の
片側上において、単層中空繊維織物と同一の広がりを有
する乱流促進ウェブとを一体化させて、断続的に結合し
た単一材にする、ことについては記載又は提案したりし
ていない。

【０００６】McGinnis による米国特許第３，６９０，
４６５号は、分離用ユニット（separatory unit）にお
いて、中空繊維の間に有孔材を挿入する、ことについて
の広範な概念に関するものである。その目的は、中空繊
維の運動とネスチング（nesting）を防止ことにある。
一つの態様においては、中空繊維は、有孔材上に、好ま
しくは、有孔ウェブ上に配置する。好ましくは、中空繊
維は、１本の中空繊維の厚さを超える厚さになるように
敷く。もう一つ別の態様においては、前進している有孔
ウェブの両側の周囲に横方向に且つ連続的に中空繊維を
巻き、その中空繊維を巻いたウェブをユニット中に取付
ける。そのようなアセンブリーの両タイプにおいて、中
空繊維の各層は、中空繊維の少なくとも１つの追加の層
に隣接している。その結果として、有意量の 中空繊維
／中空繊維 直接接触が生じ、それに対応して、中空繊
維・シェル側流体接触が減少する。更に、McGinnis の
特許では、浮動中空繊維又は連続中空繊維が企図されて
おり、一体中空繊維配列を用いることは記載又は提案さ
れていない。又、中空繊維の全長にわたって、該中空繊
維を有孔材に断続的に結合させる、という提案もない。
更に又、乱流を促進する必要性についての言及もない。
同様の内容を含むCopeの米国特許第３，８０１，４０１
号も参照されたい。

【０００７】Smoot の米国特許第４，６８９，２５５号
は、ガラス中空繊維製の分離用ユニットに関するもので
ある。ストランドにして束ねて、該ストランドをロービ
ングにする。該ロービングを相互に平行に整列させて、
透過性シート上に多重層にし、更にその上にもう一つ別
の透過性シートを配置する（カートリッジ中にある流体
ディストリビュータ（distributor）の周囲に巻く場合
に、マットに入る流体流の力を散逸させるため）。中空
繊維は、接着剤を有するストリップ又はリボンによっ
て、透過性シートに結合させる。この装置においてロー
ビングの代わりに中空繊維織物を用いる、ということは
記載又は提案されていない。ロービングは、接着剤を有
するストリップ／リボンによって、該ロービングの末端
のみを結合させる。

【０００８】公開された P.C.T.出願 ＷＯ８３／０００
９８ には、有孔支持体の片側に中空繊維のアセンブリ
ーを作り、更にそれを巻いて渦巻き形カートリッジにす
ることができる中空繊維アセンブリーの製造方法が記載
されている。該中空繊維は、その末端のみが支持体にシ
ールされている。該中空繊維は、一体配列ではなく：そ
れらは個々に敷設され、その末端でシールされる。

【０００９】Barer による米国特許第４．４６０，６４
１号は、例えば製織又は編成によって形成した中空繊維
織物を含む耐薬品性被服に関するものであり、複合織物
を用いることができることについて言及している。複合
材料は、天然布／合成布、織物、及び透過性ポリマーフ
ィルムのような様々な裏材料に、通常の方法で、中空繊
維をシールすることによって製造することができる。こ
の特許では、分離操作及び他の相接触操作を実行するた
めのカートリッジ及びモジュールに関して言及していな
いし、又従来の設計に伴う問題に関しても言及していな
い。

【００１０】Sekino による米国特許第４，７８１，８
３４号は、束流れ淀み（bundle flowstagnation）とチ
ャンネリングを克服することを意図した中空繊維含有装
置に関するものである。Sekino は、束の一端にのみ配
置した中心心材に孔を提供し、更に束の他の端に配置し
た周囲ラップに対して、［リテンテイト出口（retentat
e exit）を許す］開口を提供して、半径流を生じさせる
ことが、上記の問題を克服する方法である、と記載して
いる。任意に、ガーゼ様布を、両端近傍の束の中に配置
して、径方向の分布を向上させることができる。該布
は、束の全長にわたって連続しているものではなく、各
中空繊維層の間では連続していない。

【００１１】Clark による米国特許第４，０８０，２９
６号は、心材上の中間位置に半径方向管板（radial tub
esheet）を有する中空繊維浸透材（hollow fiber perme
ator）に関するものである。Clark は、繊維束を束縛す
るため及び／又は該繊維束を形成している繊維間におけ
る供給流体分布の均一性を向上させるために、該繊維束
が織物ラップのような手段を含むことができる、ことに
軽く言及している。しかしながら、そのようなラップを
どこに配置するか、あるいはそれらをどのように組立て
るのか、に関する説明は、該特許には記載されていな
い。

【００１２】Shah による米国特許第４，７０７，２６
８号は、両端において注封されていて、且つ心材の軸に
平行な半径方向リブ（radial ribs）によって分離する
ことができる中空繊維を含むマイクロフィルターに関す
るものである。Shah は、心材の周囲に巻かれるスクリ
ーンマトリックス又はスクリーン織物の形態で、該中空
繊維を含むことができる、ということについて軽く言及
している。しかしながら、該中空繊維それ自体が「織
物」を構成しているのか、あるいは該中空繊維が（説明
されていないが）織物の形態で含まれているのか、に関
しては、該特許の記述からは明らかではない。

【００１３】Krueger による米国特許第４，６６６，４
６９号には、心材から装置半径の２５％又はそれ未満離
れている位置に配置されている薄材である内部ラップを
有する中空繊維膜装置が記載されている。ラップ材は、
供給流分配手段の周囲に取付けられた内部繊維を取巻き
且つ束縛している；束縛された繊維の内腔（lumen）
は、好ましくはシールされている。該ラップは、不連続
であることができ；カートリッジの寿命を延ばしてい
る。該特許には、中空繊維織物は記載されていない。

【００１４】中空繊維カートリッジの設計に関する上記
の多くの努力にもかかわらず、改良に対する必要性は未
だに存在している。

【００１５】従って、分離用途及び他の相接触用途のた
めの、同一の広がりを有する乱流促進ウェブに一体結合
した中空繊維織物様配列を含む改良された渦巻き形中空
繊維膜織物含有カートリッジを提供することは、本発明
の目的である。

【００１６】また、分離及び他の相接触を実行するため
の、モジュールに組込んだ上記カートリッジを提供する
ことは、本発明のもう一つの目的である。

【００１７】更なる目的は、以下の考察の中で述べる。

【００１８】

【発明の概要】本発明によれば、渦巻き形中空繊維膜織
物含有モジュラーモジュール(modularmodule)における
改良が提供される。該モジュールは： ａ．それぞれが内腔(lumen)を有していて、且つ中空繊
維が実質的に相互に平行になるように配列されている複
数の中空繊維膜； ｂ．ここで、該配列は、中空繊維に対して実質的に平行
である軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦
巻き形膜束（spirally-wound membrane bundle）となっ
ており； ｃ．また、２つの束端のそれぞれは隣接している一体式
管板の中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材
料の中に注封されており、２つの管板の間にある束の部
分は注封材料から遊離して(free from potting materia
l)シェル側領域を形成しており、かつ束端の内の第一末
端を構成している中空繊維の内腔末端は束の外部に曝露
されており且つこれと連絡しており； ｄ．第一ハウジング末端と第二ハウジング末端及びハウ
ジング内部とを有し、且つ膜束を含むように適当に成形
されており、第一束端に隣接している管板を該ハウジン
グ内部にシールしている第一ハウジング末端に隣接して
いる手段を有し、また更に、膜を通して相互に連絡して
いる２つの領域を画定する束を含んでいるハウジングは
(1)管板の間にあり且つハウジングの中にある束の部分
に対して外側にあるシェル側空間及び(2)中空繊維内腔
と第一束端とを含む空間を含んでいるハウジング； ｅ．第一ハウジング末端をシールするように、且つ膜内
腔と連絡している第一チャンバを画定するように、ハウ
ジング内部及び第一束端と共に、適当に成形された、第
一ハウジング末端に隣接している第一末端キャップ手
段； ｆ．第二ハウジング末端をシールするように、且つ第二
チャンバを画定するように、ハウジング内部及び第二束
端と共に、適当に成形された、第二ハウジング末端に隣
接している第二末端キャップ手段； ｇ．ここで該ハウジングはシェル側空間と連絡している
少なくとも１つの口を有し、且つ流体を注入し取出すこ
とができるように配置されており； ｈ．該ハウジングは第一チャンバと連絡している少なく
とも１つの口を有し、且つ流体を注入し取出すことがで
きるように配置されている；を含むものであり；その改
良点として ｉ．乱流促進ウェブを含み；該配列における中空繊維
が、ウェブの一方の側に面しており且つ該ウェブに対し
てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
と同一の広がりを有している；ことを特徴とするもので
ある。

【００１９】更なる態様においては、該モジュールは、
更に、縦軸線と外部面、軸方向の内腔（axial bore）、
及び該内腔と連絡している表面沿いに孔（perforation
s）を有する中空マンドレルを含む。

【００２０】他の態様においては、各中空繊維の内腔の
両端が暴露されていて、束の外部と連絡している。

【００２１】また、本発明は、渦巻き形中空繊維膜織物
含有カートリッジも提供する。該カートリッジは： ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ中空繊維が実質
的に相互に平行になるように配列されている複数の中空
繊維膜；を含み ｂ．該配列は中空繊維に対して実質的に平行である軸上
に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦巻き形膜束
となっており； ｃ．２つの束端のそれぞれは隣接している一体式管板の
中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材料の中
に注封されており、２つの管板の間にある束の部分は注
封材料から遊離してシェル側領域を形成しており、束端
の内の第一末端を少なくとも構成している中空繊維の内
腔末端は束の外部に暴露されており且つこれと連絡して
いる；ものであり；その改良点として ｄ．乱流促進ウェブ；を含み；該配列における中空繊維
が、ウェブの一方の側に面している且つ該ウェブに対し
てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
と同一の広がりを有している；ことを特徴とするもので
ある。

【００２２】上記カートリッジの更なる態様において
は、該カートリッジは、更に、中空マンドレルを含む。

【００２３】本発明は、更に、以下の工程：即ち、 ａ．それぞれが内腔を有する複数の中空繊維膜を、中空
繊維が実質的に相互に平行になるように配列し； ｂ．中空繊維に対して実質的に平行である軸上に該配列
を巻いて、２つの束端と外面とを有する渦巻き形の膜束
にし； ｃ．隣接している一体式管板の中に束端を注封するよう
に機能する樹脂状注封材料の中に２つの束端のそれぞれ
を注封し、ここで２つの管板の間にある束の部分は注封
材料から遊離してシェル側領域を形成しており； ｄ．束端の内の少なくとも第一末端を構成している中空
繊維の内腔末端を暴露して束の外部と連絡させる；工程
を含む、渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジを製造す
る方法において；改良点として ｅ．工程(a)に続いて、乱流促進ウェブを提供し； ｆ．工程(e)と同時に、又は工程(e)に続いて、中空繊維
の全層と同一の広がりを有するウェブの片側に面してお
り且つ該ウェブに対して層の全長にわたって少なくとも
断続的に結合している相互に平行な単層中に、中空繊維
を配置する；工程を含むことを特徴とする上記方法を提
供する。

【００２４】また、該カートリッジが、更に、中空マン
ドレルを含む方法に関する態様も提供する。

【００２５】更なる態様を、以下で詳細に説明し、特許
請求の範囲によって定義する。

【００２６】

【好ましい態様の説明】本発明は、分離用途及び他の相
接触用途のための、渦巻き形中空繊維膜織物含有カート
リッジ及びモジュールに関する改良技術に関するもので
ある。本明細書では、「相接触」という用語は、物質移
動及び／又は熱伝達を伴う任意の方法を一般的に記載す
るために用いている。

【００２７】本発明で用いるのに適当な中空繊維として
は、一般的には、分離用途及び他の相接触用途のため
の、渦巻き形膜含有カートリッジへと成形することがで
きる全ての材料が挙げられる。これらの中空繊維は、例
えば、微孔質、有孔質であることができ、拡散移動（di
ffusion transfer）を許すことができる。束の中でその
形状を保つのに十分な強度を有している場合、比較的大
きな直径を有する中空繊維（しばしば「管形膜（tubula
r membranes）」と呼称される）を用いることもでき
る。適当な中空繊維について、その寸法と他の構造的特
徴に関して記載し、更に該中空繊維を製造するための材
料と方法に関しても記載している特許としては、例え
ば、引例文献として本明細書に取入れられている米国特
許：即ち、Fujii による米国特許第４，２９３，４１８
号；Kuzumoto による米国特許第４，４３０，２１９
号；Banner による米国特許第４，７５８，３４１号；S
ekino による米国特許第４，７８１，８３４号；Akasu
による米国特許第４，９１１，８４６号；Caskey によ
る米国特許第４，９６１，７６０号；及び Bikson によ
る米国特許第５，０２６，４７９号がある。

【００２８】選択した中空繊維を二次加工して、カート
リッジに取付けるための織物様配列にする。一般的に、
浮動繊維と比較して、中空繊維を混合して織物様配列に
することの主な利点は、織物構造によって、空間的に離
れている隣接中空繊維が、相互に平行な関係で保持され
る、ことにある。この配置によって、束の規則性と、流
体流力学における均質性が促進される。好ましい態様に
おいては、中空繊維は、織物のよこ糸を構成する。例え
ば、織機の案内部材（guide elements）によって、たて
糸フィラメント間に、中空繊維を横方向に配置する。織
物よこ糸を構成している中空繊維を、たて糸フィラメン
トによって適当な位置に保持しなければならない場合、
前記のたて糸は、渦巻き束を製造するための織物様中空
繊維配列に関する技術において教えられているような任
意の形態を取ることができる。例えば、たて糸フィラメ
ントは、それ自体、固体又は中空繊維であることがで
き、織物組織は、当該技術において教示されている様々
なものから選択することができる。又、よこ糸の代わり
にたて糸を、たて糸の代わりによこ糸を用いることによ
って、該織物を調製することができ、その結果として、
たて糸を構成している中空繊維は、よこ糸フィラメント
によって保持される。故に、「たて糸」「よこ糸」とい
う用語は、以下において、相互に交換して用いることが
でき、該用語は、互いに横方向に配向されて織物様ウェ
ブを生じさせるフィラメント又は繊維の２つの群を単に
指しているだけである。組織、構造、及び性能を含む適
当な中空繊維含有織物様配列は、例えば引例文献として
本明細書に取入れられている米国特許：即ち、Kohl に
よる米国特許第３，５５７，９６２号；Barer による米
国特許第４，４６０，６４１号；Akasu による米国特許
第４，９１１，８４６号；及び Banner による米国特許
第４，７５８，３４１号；Sekino による米国特許第
４，７８１，８３４号；Akasu による米国特許第４，９
１１，８４６号；Baurmeister による米国特許第４，９
４０，６１７号に記載されている；又、１９８３年１１
月９日に公開された欧州特許出願第０，０９３，６７７
号；及び１９８６年３月１９日に公開された旧ドイツ民
主共和国（東ドイツ）特許出願第２３３，９４６号も参
照のこと。

【００２９】本発明においては、中空繊維織物様配列
は、同一の広がりを有する乱流促進ウェブに完全に結合
して、一体材料を形成する。概して、この一体材料につ
いて要求される特徴は： (a)相互に平行な単層中に配置されている複数の中空繊
維を含む織物様配列； (b)中空繊維の全層と同一の広がりを有する乱流促進ウ
ェブ； (c)ウェブの片側に面している且つ該ウェブに対して中
空繊維の全長にわたって少なくとも断続的に結合してい
る織物様配列；である。

【００３０】一般的に、織物様配列それ自体は、上述し
たように従来の要素である。本発明を実施するために用
いられる織物様配列に対する重要な要求条件は、(1)中
空繊維は、好ましくは、実質的に相互に平行に配列され
ているべきである；(2)中空繊維は、共に、たて糸フィ
ラメントによって保持されているべきである（以下に示
した場合を除く）；(3)中空繊維は、たとえあったとし
てもほんの小さな重なりを有しているだけの単層中に配
置されなければならない、である。しかしながら、本発
明の実行においては、中空繊維を相互に平行に配置す
る、ということは厳密には要求されない：即ち、中空繊
維は、実質的に平行であるべきであるが、非平行な中空
繊維を有する配列を用いることもできる（その場合、運
転結果は、それに対応して悪くなり、最適値から逸脱し
てしまう）。好ましい態様では、織物様配列中の中空繊
維は、共に、横方向に配置され挿入されたたて糸フィラ
メントによって保持されているが；もし利用できるなら
ば、単層（mono-layer）中空繊維配列を生じさせる等価
な手段を用いることもできる。しかしながら、本発明に
おいては、中空繊維の重なりがたとえ存在したとして
も、その重なりが小さい配列における単層中に、中空繊
維を配置する、ことが必要である。単層であるという特
徴によって、中空繊維とシェル側流体との間の接触が促
進される。

【００３１】乱流促進ウェブは、２つの異なる目的：即
ち、(1)織物様配列を適当な位置に固定する；及び(2)該
ウェブの中を流れるシェル側流体における乱流を促進す
る、という目的を達成するのに有用である。乱流の促進
を束において最大化するために、該ウェブを、中空繊維
と同一の広がりを有するような大きさに作るべきであ
る；それによって、シェル側流体との最大の接触が促進
される。最も一般的には、該ウェブは、適当な厚さと密
度（渦巻き形カートリッジで用いた従来の材料の厚さと
密度と同様である）、及びシェル側流体流を許すのに十
分な程の透過性を有する流体透過性シート材料であるべ
きである。

【００３２】織物様配列は、ウェブの片側に面していな
ければならず、且つ該ウェブに対して少なくとも断続的
に結合して、二層の乱流促進複合材料を形成しなければ
ならない。これらの要求条件によって、渦巻き形カート
リッジ中にある中空繊維のそれぞれがウェブの単層で分
離されて、中空繊維／シェル側の流体接触が最大にな
る、ことが保証される。該配列と該ウェブが、中空繊維
の全長にわたって少なくとも断続的に結合しているとい
うことによって、カートリッジの利用中に、中空繊維が
適当な位置に保持されていることが保証されるし、更に
又、二次加工中の中空繊維の取扱いの難しさが軽減され
る。任意に、該配列と該ウェブを共に連続的に結合させ
ることができるが；結合された領域が流体流をブロック
し、その結果としてシェル側の圧力低下が増大すること
がある。更に、前記の連続結合が過剰な場合、該連続結
合によって、物質移動のためにシェル側流体に対して暴
露されている中空繊維膜の利用可能な表面積が、減少す
る。この複合組織の利点としては、渦巻き効率の向上と
簡便さの向上（複合材料をマンドレル上に単純に巻くこ
とが必要である）、カートリッジ及びモジュールの品質
向上（束におけるしわ及び他の不連続が最小化され
る）、及び耐久性の向上（中空繊維織物様配列が乱流促
進ウェブによって固定されている）が挙げられる。

【００３３】２つの各態様においては、乱流促進ウェブ
は、結合されていない繊維末端を有する不織繊維材料(n
on-woven、 fibrous material)であり、該ウェブは、(1)
中空繊維織物に対して、又は(2)未結合中空繊維の配列
に対して、編んで結合させる。これらの態様において、
乱流促進ウェブは繊維質で、且つ未結合の繊維末端を有
するという要求条件により、該ウェブと該配列が共に結
合しているので、ウェブ中にある針孔を経由する許容不
可能なチャンネリングを起こさない複合材料が得られる
ことが保証される。多数のランダムに配向された浮動繊
維末端を、編み針によって残された孔の周囲に緊密に接
続する。好ましくは、未結合繊維末端の利用可能性を最
小にするために、不織布ウェブは圧延されない(non-cal
endared)。好ましくは、予備成形したウェブを織機に通
して、中空繊維を該ウェブの上部に編んで結合させる。
そのような場合、ウェブが編み針によって損傷されない
ように、且つ中空繊維が共に十分に緊密に配置されるよ
うに、織機を（都合良く）調節するべきである。中空繊
維の間隔は、束充填率を最大にすることと、該中空繊維
間に十分な流体流を許すこととのバランスを考えて決め
るべきである。

【００３４】やや好ましくない関連態様においては、
(a)乱流促進ウェブは不織布であるが、必ずしも未結合
繊維末端を有しておらず、中空繊維織物又は中空繊維未
結合配列は、ウェブに関して針を通さない手段、例えば
接着剤、熱、又は超音波溶接によって、ウェブに結合さ
れる。更なる態様においては、以上のような他のパラメ
ーターと共に、不織繊維材料の代わりに織物繊維材料を
用いる。もう一つ別の態様においては、未結合中空繊維
の配列を結合させると同時に、乱流促進ウェブを織る。

【００３５】追加の態様においては、未結合中空繊維の
配列又は中空繊維含有織物を、手段下に前進させて、不
織繊維ウェブ（spun-bonded fibrous web）を成形す
る。該不織繊維ウェブは、予備成形された材料であるこ
とができるか（その場合、実際には、前のパラグラフで
言及した不織繊維材料の代わりに、不織繊維ウェブが用
いられる）、又は該不織繊維ウェブは、前進している未
結合中空繊維配列又は結合中空繊維含有織物の表面上に
直接成形される。

【００３６】他のやや好ましくない別の態様において
は、該ウェブは、有孔フィルム、スクリーンスクリム編
み材料又はスクリーン網状編み材料などであることがで
きる。

【００３７】好ましい態様に従って、棒状心材は、カー
トリッジの軸線に配置する（もし望むならば、この心材
を、一時的に軸に配置し、束を二次加工した後に、除去
することができる）。カートリッジに構造用支持材を提
供するだけのために、固体棒を用いることができるが、
中空心材マンドレル（hollow core mandrels）が好まし
い。心材マンドレルは、一般的に、軸線、円筒形外面、
軸内腔、及び該内腔と連絡している表面沿いに孔（パー
ホレーション）を有する。一般的なマンドレルは、円筒
形の内面と外面とを有する；しかしながら、他の表面、
例えば、多面的幾何学的横断面（五角形、六角形など）
を有するマンドレル、及び内腔に内部軸方向流仕切片
（internal axial flow dividers）を含むマンドレルを
用いることは、本発明の範囲内である。更に、非軸対称
横断面を有するマンドレル、例えば矩形横断面又は楕円
横断面を有するマンドレルを用いることもできる。内腔
と連絡しているマンドレル表面沿いにあるパーホレーシ
ョンの目的は、束と、マンドレルの軸線沿いにあるマン
ドレル内腔との間の流体の流れを促進することにある。
マンドレルにあるパーホレーションは、例えば円形の
孔、又は細長いスリットのような様々な形状を取ること
ができる。マンドレルの全長を調節して、特別な要求に
適合させることもできる。適当なマンドレルは、引例文
献として本明細書に取入れられている米国特許：即ち、
Kuzumoto による米国特許第４，４３０，２１９号；及
び Caskey による米国特許第４，９６１，７６０号に記
載されている。

【００３８】以下でごく簡単に言及するプロセス工程
は、従来技術を適合させることによって行われる。それ
らの従来技術に関する更なる情報は、引例文献として本
明細書に取入れられている米国特許：即ち、Caskey に
よる米国特許第４，９６１，７６０号；及び Bikson に
よる米国特許第５，０２６，４７９号に記載されてい
る。

【００３９】織物様配列と一体結合乱流促進ウェブ（in
tegrally-bonded turbulence-promoting web）を、心材
表面に巻いて（心材を用いていない場合は、それ自体を
巻いて）、マンドレル内腔と連絡している２つの束端を
有する渦巻き形膜束を作る。選択した中空繊維織物が、
固体たて糸フィラメントによって共に保持された中空繊
維よこ糸を含んでいる場合は、好ましくは、中空繊維が
実質的にマンドレル軸に対して平行であるように該織物
の末端を整列させ、次に該織物と一体乱流プロモーター
末端とを（例えば、締付け又は接着剤によって）該マン
ドレルに結合させ、最後に該アセンブリーを巻取って円
筒形にする。又別に、よこ糸とたて糸の双方を有する中
空繊維織物を用いる場合は、ある種の用途においては、
たて糸繊維をシールしてマンドレルにあるパーホレーシ
ョンと連絡させて、マンドレル内腔とシェル側領域との
間の直接連絡を排除することが望ましい。又、中空繊維
が、軸に関して、螺旋状の経路に沿って進み、且つ該中
空繊維の２つの末端が心材の両端に位置するように、中
空繊維含有織物様配列を心材表面に螺旋状に巻くことが
できる、ということも当該技術においては公知の事柄で
ある。本発明は、上述した配列を用いて、容易に実行す
ることができるが；中空繊維が相互に平行である、とい
うことは（好ましいことではあるが）厳密には要求され
ない。

【００４０】次に、束の２つの末端を、隣接している一
体式管板の中に該束端を注封するのに役立つ樹脂状注封
材料の中に注封して、カートリッジを完成させる。注封
を実行して管板を成形するための材料及び基礎的方法論
は、例えば引例文献として本明細書に取入れられている
Caskey による米国特許第４，９６１，７６０号に記載
されているように、当業においては良く知られている。
中空繊維束を注封するのに有用な、当業者に良く知られ
ている任意の材料を用いることができる。（以下、これ
らの材料を、一般的に、「樹脂状注封材料」と呼称す
る）。注封法が完了すると、束の実質的部分（２つの管
板の間にある部分）は、樹脂状注封材料から遊離する(f
ree from potting material)。次に束の注封された末端
の一方又は双方をトリムして、トリムされた末端に存在
している各中空繊維の内腔末端を暴露させる。

【００４１】最後に、注封した束を適当なハウジングの
中に取付けてモジュールを作り、運転を容易にする。一
般的に、ハウジングは、２つの開口端（open ends）
と、内部とを有しているべきであり、且つ膜束を含むこ
とができるように適当に成形すべきである。束をハウジ
ング中に取付けてから、暴露された内腔を有する束端
（単数又は複数）に隣接している管板（単数又は複数）
をハウジングの内部にシールして、膜を貫通する流路を
用いずに、シェル側流体と内腔側との間の流体流を積極
的に防止する。この時、該モジュールは、(1)管板間に
ある束の部分に対して外側にあって、且つハウジング中
にあるシェル側空間、及び(2)中空繊維内腔と暴露束端
（単数又は複数）とを含む空間、を含む膜を通じて相互
に連絡している２つの領域に分割される。次に、２つの
開口しているハウジング末端のそれぞれをシールするた
めに適当に成形した末端キャップ手段を提供する。これ
らの末端キャップは、ハウジング内部及び束端と共に、
その一方又は双方が膜の内腔と連絡している２つのチャ
ンバを画定するのに役立つ。流体の導入と回収を容易に
するために、適当な口（ports）をハウジングに提供す
る。マンドレルがが無い態様においては、ハウジング
は、流体の注入と取出しができるように配置された、シ
ェル側空間と連絡している少なくとも１つの口を有して
いなければならない。マンドレルを含む態様において
は、そのような口は任意である。本発明のすべての態様
において、ハウジングは、流体の注入と取出しができる
ように配置された、内腔側と連絡している少なくとも１
つの口を有していなければならない。もし望むならば、
多重口（multiple ports）を提供することができる。こ
れらの問題は、引例文献として本明細書に取入れられて
いる Caskey による米国特許第４，９６１，７６０号を
含む従来技術において更に議論されている。

【００４２】本発明のカートリッジ及びモジュールを二
次加工する時に取り組まなければならない幾つかの更な
る重要な問題がある。第一に、カートリッジをその場で
キャストしてモジュールにすることができるか、又は圧
力ハウジングの中に挿入することができる。その場でキ
ャストされたモジュールは、束と一体成形されたハウジ
ングを含む；該モジュールは、自蔵式であり、且つ完全
に使い捨てである。該モジュールの二次加工は比較的簡
単である；該モジュールは低圧用途に意図されており、
しばしば、分析規模運転のような小さなモジュールが必
要とされる場合に必要とされる。中空繊維束を含む従来
のその場キャストモジュールは、市販されており、良く
知られている。本発明によるその場キャストモジュール
は、以下の工程：即ち、(1)(a)上で考察したようにして
調製した束と、(b)一般的にプラスチックでできている
従来のその場キャストハウジングとを用いて着手し；
(2)該束を該ハウジングの中に挿入し；(3)ハウジングの
各末端に締付けられた注封キャップを用いて、シールさ
れた２つの束端を注封し；(4)適当な末端キャップと末
端口を提供する工程によって作ることができる。商業規
模の用途では、通常、高い運転圧が必要なので；カート
リッジは、例えばステンレス鋼のような金属から一般的
に二次加工された高圧ハウジングの中に含まれていなけ
ればならない。そのようなハウジングは、高価であり、
使い捨てではない。一般的に、同じ二次加工工程を、現
場流延モジュール(cast-in-place modules)に関しても
行う。

【００４３】第二に、注封法に対しては注意を払うべき
である。通常、注封は、重力又は遠心力のいずれかによ
って促進される。いずれの場合においても、シェル側空
間と連絡しているハウジングの外面に、少なくとも１つ
の口を提供して、樹脂状注封材料を導入できるようにし
なければならない。重力注封においては、樹脂状注封材
料を、各束端の中に同時に導入し、束端中に沈降させて
硬化させる。遠心注封においては、束をハウジングの中
に挿入し、次に得られたアセンブリーをその真中で回転
させて束の両端で遠心力を生起させ、束の両端近くにあ
るシェル側空間の中に樹脂状注封材料を導入して、該樹
脂を硬化させる。ハウジングの実質的な重量のために、
圧力ハウジングを用いる場合には、遠心注封は、一般的
に、行われない。

【００４４】例えば約４インチまたはそれ以上の半径方
向直径を有する比較的大きなカートリッジを注封する場
合、樹脂状注封材料が硬化する時に放出される熱によっ
て、中空繊維が損傷してしまって、カートリッジがその
効力を発揮しなくなる可能性がある。更に、樹脂状注封
材料の粘度が高過ぎる場合には、該樹脂は束端から均等
に流れることができない。更にまた、遠心注封法と重力
注封法の双方においては、モジュールのハウジング側
に、少なくとも１つのシェル側口が必要である。そのよ
うな口を、モジュール運転において用いなければならな
い場合、多重モジュールを連続的に接続するには、圧力
配管又は特別に設計した圧力ハウジングが絶対に必要で
ある。故に、遠心注封法と重力注封法は、許容すること
ができない。

【００４５】そのような場合には、本発明の好ましい態
様に従って、配列とウェブを巻いて束にすると同時に、
束端に対して末端シールを形成することによって、注封
工程を用いずに、注封を達成することができる。この注
封作業は、軸とのニップに面して隣接していて、且つ織
物の縁に沿って進んでいる織物の巻かれていない縁から
始まっている両束端に対して、樹脂状注封材料を連続し
て導入し、該束の外周に対して広がっている両束端にお
いて連続末端シールを形成することによって達成され
る。該末端シールの幅は、一般的には、カートリッジの
全運転圧に十分に耐える程の幅であるべきである。該束
端は、該束端に隣接している縁に対して適当量の樹脂状
注封材料を簡便に適用することによって、必要なハウジ
ング内部にシールすることができる。又それとは別に、
ハウジング内部の末端に緊密に取付けることができるよ
うに設計された環状取付け部品を二次加工して（例え
ば、射出成形して）、束端に隣接している縁に接着剤で
結合させることができる。

【００４６】本発明の渦巻き形中空繊維膜織物含有カー
トリッジ及びモジュールは、一般的に、従来のカートリ
ッジ及びモジュールと同様な様式で運転される。従っ
て、適当な運転手順は、引例文献として本明細書に取入
れられている米国特許：即ち、Banner による米国特許
第４，７５８，３４１号；Holland による米国特許第
４，８５５，０５８号；及び Caskey による米国特許第
４，９６１，７６０号に記載されている。更に詳しく
は、いずれか一方の注封末端又は両方の注封末端にある
束の内腔中に流体を導入して、該流体を繊維からシェル
側領域へ拡散させることができる。透過した流体を、マ
ンドレル（パーホレーションによって）か又はカートリ
ッジ外周のいずれかにおいて、あるいはその両方におい
て、制御することができる。又別に、内腔を通してマン
ドレルの一端又は両端に流体を導入して、マンドレルパ
ーホレーションからシェル側領域へと拡散させることが
できる。繊維からそれらの内腔中に透過する流体は、注
封束端の一方又は両方において捕集することができ；シ
ェル側領域に残留している濃縮物は、カートリッジの外
周において捕集することができる。

【００４７】本発明の渦巻き形中空繊維膜織物含有カー
トリッジ及びモジュールの最終用途は、当業に記載され
ている従来のカートリッジ及びモジュールに関する最終
用途を含む。例えば、引例文献として本明細書に取入れ
られている次の米国特許：即ち、Hollandによる米国特
許第４，８５５，０５８号；Baurmeisterによる米国特
許第４，９４０，６１７号；及び Caskeyによる米国特
許第４，９６１，７６０号に記載されている最終用途が
企図される。一般的に、液体に比べて、ガス流体は、均
等に且つ自由に、束の中を流れる。自由流れに対する抵
抗は、粘度と共に増大する。従って、供給流体粘度が増
大するにつれて益々効果を発揮する、織物様中空繊維配
列に一体結合された乱流促進ウェブを有するカートリッ
ジ又はモジュールを用いて、シェル側を流れる半径流を
促進する。

【００４８】以上、本発明の幾つかの態様を示して説明
して来たが、それらは、本発明を限定することを意図し
たものではない。本発明に対しては、特許請求の範囲に
よって定義される本発明の精神から逸脱せずに、様々な
改良と構造的変化を施すことが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイ・クリフト・デロヅィアー アメリカ合衆国サウス・カロライナ州 29715，フォート・ミル，レオニダス・ス トリート 122 (72)発明者 ラヴィ・プラサド アメリカ合衆国ノース・カロライナ州 28210，シャーロット，キングス・キャニ オン・ドライブ 9130 (72)発明者 チャールズ・ジェイ・ランクル アメリカ合衆国ノース・カロライナ州 28277，シャーロット，ウィリアム・ペ ン・レーン 10424 (72)発明者 ハリー・エフ・シャイ アメリカ合衆国カリフォルニア州91773, サン・ディマス，カレ・ガランテ 1386

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ．それぞれが内腔(lumen)を有してい
   て、且つ中空繊維が実質的に相互に平行になるように配
   列されている複数の中空繊維膜； ｂ．ここで、該配列は、中空繊維に対して実質的に平行
   である軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦
   巻き形膜束(membrane bundle)となっており； ｃ．また、２つの束端のそれぞれは隣接している一体式
   管板の中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材
   料の中に注封されており、２つの管板の間にある束の部
   分は注封材料から遊離して(free from potting materia
   l)シェル側領域を形成しており、かつ束端の内の第一末
   端を構成している中空繊維の内腔末端は束の外部に曝露
   されており且つこれと連絡しており； ｄ．第一ハウジング末端と第二ハウジング末端及びハウ
   ジング内部とを有し、且つ膜束を含むように適当に成形
   されており、第一束端に隣接している管板を該ハウジン
   グ内部にシールしている第一ハウジング末端に隣接して
   いる手段を有し、また更に、膜を通して相互に連絡して
   いる２つの領域を画定する束を含んでいるハウジングは
   (1)管板の間にあり且つハウジングの中にある束の部分
   に対して外側にあるシェル側空間及び(2)中空繊維内腔
   と第一束端とを含む空間を含んでいるハウジング； ｅ．第一ハウジング末端をシールするように、且つ膜内
   腔と連絡している第一チャンバを画定するように、ハウ
   ジング内部及び第一束端と共に、適当に成形された、第
   一ハウジング末端に隣接している第一末端キャップ手
   段； ｆ．第二ハウジング末端をシールするように、且つ第二
   チャンバを画定するように、ハウジング内部及び第二束
   端と共に、適当に成形された、第二ハウジング末端に隣
   接している第二末端キャップ手段； ｇ．ここで該ハウジングはシェル側空間と連絡している
   少なくとも１つの口を有し、且つ流体を注入し取出すこ
   とができるように配置されており； ｈ．該ハウジングは第一チャンバと連絡している少なく
   とも１つの口を有し、且つ流体を注入し取出すことがで
   きるように配置されている；を含む渦巻き形中空繊維膜
   含有モジュールにおいて； ｉ．乱流促進ウェブを含み；該配列における中空繊維
   が、ウェブの一方の側に面しており且つ該ウェブに対し
   てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
   相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
   と同一の広がりを有している；ことを特徴とする上記モ
   ジュール。
2. 【請求項２】 ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ
   中空繊維が実質的に相互に平行になるように配列されて
   いる複数の中空繊維膜； ｂ．ここで該配列は中空繊維に対して実質的に平行であ
   る軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦巻き
   形膜束となっており； ｃ．また、２つの束端のそれぞれは隣接している一体式
   管板の中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材
   料の中に注封されており、２つの管板の間にある束の一
   部分は注封材料から遊離してシェル側領域を形成してお
   り、且つ第一束端と第二束端とをそれぞれ構成している
   中空繊維の内腔末端は束の外部に曝露され且つこれと連
   絡しており； ｄ．２つのハウジング末端とハウジング内部とを有し、
   且つ膜束を含むように適当に成形されていて、更に２つ
   の管板の双方を該ハウジング内部にシールしている２つ
   の該ハウジング末端に隣接している手段をも有し、また
   更に、膜を通して相互に連絡している２つの領域を画定
   する束を含んでいるハウジングは、(1)管板の間にあり
   且つハウジングの中にある束の部分に対して外側にある
   シェル側空間及び(2)中空繊維内腔と束端の双方とを含
   む空間を含んでいるハウジング； ｅ．２つのハウジング末端のそれぞれをシールするよう
   に、且つ膜内腔と連絡している第一チャンバと第二チャ
   ンバとを画定するように、ハウジング内部及び２つの隣
   接している各束端と共に、適当に成形された、２つのハ
   ウジング末端にそれぞれ隣接している２つの末端キャッ
   プ手段； ｆ．ここで該ハウジングはシェル側空間と連絡している
   少なくとも１つの口を有し、且つ流体を注入し取出すこ
   とができるように配置されたおり； ｇ．該ハウジングは２つのチャンバのそれぞれと連絡し
   ている少なくとも１つの口を有し、流体を注入し取出す
   ことができるように配置されている；を含む渦巻き形中
   空繊維膜含有モジュールにおいて； ｈ．乱流促進ウェブを含み；該配列における中空繊維
   が、ウェブの一方の側に面しており且つ該ウェブに対し
   てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
   相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
   と同一の広がりを有している；ことを特徴とする上記モ
   ジュール。
3. 【請求項３】 ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ
   中空繊維が実質的に相互に平行になるように配列されて
   いる複数の中空繊維膜； ｂ．縦軸線と外部面、軸方向の内腔、及び該内腔と連絡
   している表面沿いの孔(perforation)を有する中空マン
   ドレル； ｃ．ここで、該配列は中空繊維に対して実質的に平行で
   ある軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦巻
   き形膜束となっており； ｄ．２つの束端のそれぞれは隣接している一体式管板の
   中に束端を注封するのに役立つ樹脂状注封材料の中に注
   封されており、２つの管板の間にある束の部分は注封材
   料から遊離してシェル側領域を形成しており、束端の内
   の第一末端を構成している中空繊維の内腔末端は束の外
   部に暴露されており且つこれと連絡しており； ｅ．第一ハウジング末端と第二ハウジング末端及びハウ
   ジング内部を有し、且つ膜束を含むように適当に成形さ
   れており、第一束端に隣接している管板を該ハウジング
   内部にシールしている第一ハウジング末端に隣接してい
   る手段を有し、また更に、膜を通して相互に連絡してい
   る２つの領域を画定する束を含んでいるハウジングは
   (1)管板の間にあり且つハウジングの中にある束の部分
   に対して外側にあるシェル側の空間及び(2)中空繊維内
   腔と第一束端とを含む空間を含んでいるハウジング； ｆ．第一ハウジング末端をシールするように、且つ膜内
   腔と連絡している第一チャンバを画定するように、ハウ
   ジング内部と第一束端と共に、適当に成形された、第一
   ハウジング末端に隣接している第一末端キャップ手段； ｇ．第二ハウジング末端をシールするように、且つ第二
   チャンバを画定するように、ハウジング内部と第二束端
   と共に、適当に成形された、第二ハウジング末端に隣接
   している第二末端キャップ手段； ｈ．ここで該ハウジングは第一チャンバと連絡している
   少なくとも１つの口を有し、流体を注入し取出すことが
   できるように配置されている；を含む渦巻き形中空繊維
   膜含有モジュールにおいて； ｉ．乱流促進ウェブを含み；該配列における中空繊維
   が、繊維ウェブの一方の側に面している且つ該ウェブに
   対してその全長にわたって少なくとも断続的に結合して
   いる相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の
   全層と同一の広がりを有していることを特徴とする上記
   モジュール。
4. 【請求項４】 ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ
   中空繊維が実質的に相互に平行になるように配列されて
   いる複数の中空繊維膜； ｂ．縦軸線と外部面、軸方向の内腔、及び該内腔と連絡
   している表面沿いの孔を有する中空マンドレル； ｃ．ここで該配列は中空繊維に対して実質的に平行であ
   る軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦巻き
   形膜束となっており； ｄ．２つの束端のそれぞれは隣接している一体式管板の
   中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材料の中
   に注封されており、２つの管板の間にある束の部分は注
   封材料から遊離してシェル側領域を形成しており、第一
   束端と第二束端をそれぞれ構成している中空繊維の内腔
   末端は束の外部に暴露されており且つそれと連絡してお
   り； ｅ．２つのハウジング末端とハウジング内部とを有し、
   且つ膜束を含むように適当に成形されていて、更に２つ
   の管板の双方を該ハウジング内部にシールしている２つ
   の該ハウジング末端に隣接している手段をも有し、また
   更に、膜を通して相互に連絡している２つの領域を画定
   する束を含んでいるハウジングは(1)管板の間にあり且
   つハウジングの中にある束の部分に対して外側にあるシ
   ェル側空間及び(2)中空繊維内腔と束端の双方を含む空
   間を含むハウジング； ｆ．２つのハウジング末端のそれぞれをシールするよう
   に、且つ膜内腔と連絡している第一チャンバと第二チャ
   ンバとを画定するように、ハウジング内部及び２つの隣
   接している各束端と共に、適当に成形された、２つのハ
   ウジング末端にそれぞれ隣接している２つの末端キャッ
   プ手段； ｇ．ここで、ハウジングは２つのチャンバのそれぞれと
   連絡している少なくとも１つの口を有し、流体を注入し
   取出すことができるように配置されている；を含む渦巻
   き形中空繊維膜含有モジュールにおいて； ｈ．乱流促進ウェブ；を含み；該配列における中空繊維
   が、ウェブの一方の側に面している且つ該ウェブに対し
   てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
   相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
   と同一の広がりを有していることを特徴とする上記モジ
   ュール。
5. 【請求項５】 ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ
   中空繊維が実質的に相互に平行になるように配列されて
   いる複数の中空繊維膜；を含み ｂ．該配列は中空繊維に対して実質的に平行である軸上
   に巻かれて、２つの束端と外面とを有する渦巻き形膜束
   となっており； ｃ．２つの束端のそれぞれは隣接している一体式管板の
   中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材料の中
   に注封されており、２つの管板の間にある束の部分は注
   封材料から遊離してシェル側領域を形成しており、束端
   の内の第一末端を少なくとも構成している中空繊維の内
   腔末端は束の外部に暴露されており且つこれと連絡して
   いる；渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジにおいて； ｄ．乱流促進ウェブ；を含み；該配列における中空繊維
   が、ウェブの一方の側に面している且つ該ウェブに対し
   てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
   相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
   と同一の広がりを有していることを特徴とする上記カー
   トリッジ。
6. 【請求項６】 ａ．それぞれが内腔を有していて、且つ
   中空繊維が実質的に相互に平行になるように配列されて
   いる複数の中空繊維膜； ｂ．縦軸線と外部面、軸方向の内腔、及び該内腔と連絡
   している表面沿いの孔を有する中空マンドレル； ｃ．ここで、該配列は中空繊維が軸に対して実質的に平
   行となるように軸上に巻かれて、２つの束端と外面とを
   有する渦巻き形膜束となっており； ｄ．２つの束端のそれぞれは隣接している一体式管板の
   中に束端を注封するように機能する樹脂状注封材料の中
   に注封されており、２つの管板の間にある束の部分は注
   封材料から遊離してシェル側領域を形成しており、束端
   の内の少なくとも第一の末端を構成している中空繊維の
   内腔末端は束の外部に暴露されており且つこれと連絡し
   ている；を含む渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジに
   おいて； ｅ．乱流促進ウェブ；を含み；該配列における中空繊維
   が、ウェブの一方の側に面している且つ該ウェブに対し
   てその全長にわたって少なくとも断続的に結合している
   相互に平行な単層中に配置されていて、中空繊維の全層
   と同一の広がりを有していることを特徴とする上記カー
   トリッジ。
7. 【請求項７】 ウェブが、ランダムに配置された未結合
   繊維末端を有する繊維材料である請求項１、２、３、又
   は４記載のモジュール。
8. 【請求項８】 ウェブが、ランダムに配置された未結合
   繊維末端を有する繊維材料である請求項５又は６記載の
   カートリッジ。
9. 【請求項９】 ウェブが、不織繊維材料(fibrous spun-
   bobded material)である請求項１、２、３、又は４記載
   のモジュール。
10. 【請求項１０】 ウェブが、不織繊維材料である請求項
    ５又は６記載のカートリッジ。
11. 【請求項１１】 以下の工程：即ち、 ａ．それぞれが内腔を有する複数の中空繊維膜を、中空
    繊維が実質的に相互に平行になるように配列し； ｂ．中空繊維に対して実質的に平行である軸上に該配列
    を巻いて、２つの束端と外面とを有する渦巻き形の膜束
    にし； ｃ．隣接している一体式管板の中に束端を注封するよう
    に機能する樹脂状注封材料の中に２つの束端のそれぞれ
    を注封し、ここで２つの管板の間にある束の部分は注封
    材料から遊離してシェル側領域を形成しており； ｄ．束端の内の少なくとも第一末端を構成している中空
    繊維の内腔末端を暴露して束の外部と連絡させる；工程
    を含む、渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジを製造す
    る方法において； ｅ．工程(a)に続いて、乱流促進ウェブを提供し； ｆ．工程(e)と同時に、又は工程(e)に続いて、中空繊維
    の全層と同一の広がりを有するウェブの片側に面してお
    り且つ該ウェブに対して層の全長にわたって少なくとも
    断続的に結合している相互に平行な単層中に、中空繊維
    を配置する；工程を含むことを特徴とする上記方法。
12. 【請求項１２】 以下の工程、即ち ａ．それぞれが内腔を有する複数の中空繊維膜を、中空
    繊維が実質的に相互に平行になるように配列し； ｂ．軸が中空繊維に対して実質的に平行であるように、
    縦軸線と外部面、軸方向の内腔、及び該内腔と連絡して
    いる該表面に沿った孔を有する中空マンドレル上に該配
    列を巻くことによって、２つの束端と外面とを有する渦
    巻き形膜束を形成させ； ｃ．隣接している一体式管板の中に束端を注封するよう
    に機能する樹脂状注封材料の中に２つの束端のそれぞれ
    を注封し、ここで、２つの管板の間にある束の部分は注
    封材料から遊離してシェル側領域を形成しており； ｄ．束端の内の少なくとも第一末端を構成している中空
    繊維の内腔末端を暴露して、束の外部と連絡させる；工
    程を含む、渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジを製造
    する方法において； ｅ．工程(a)に続いて、乱流促進ウェブを提供し； ｆ．工程(e)と同時に、又は工程(e)に続いて、中空繊維
    の全層と同一の広がりを有するウェブの片側に面してい
    る且つ該ウェブに対して層の全長にわたって少なくとも
    断続的に結合している相互に平行な単層中に、中空繊維
    を配置する；工程を含むことを特徴とする上記方法。
13. 【請求項１３】 以下の工程、即ち ａ．それぞれが内腔を有する複数の中空繊維膜を、中空
    繊維が実質的に相互に平行になるように配列し； ｂ．軸が中空繊維に対して実質的に平行であるように、
    縦軸線と外部面、軸方向の内腔、及び該内腔と連絡して
    いる該表面に沿った孔を有する中空マンドレル上に該配
    列を巻くことによって、２つの束端と外面とを有する渦
    巻き形膜束を形成させ； ｃ．束端の内の少なくとも第一末端を構成している中空
    繊維の内腔末端を暴露して束の外部と連絡させる；工程
    を含む、渦巻き形中空繊維膜含有カートリッジを製造す
    る方法において； ｄ．工程(a)に続いて、乱流促進ウェブを提供し； ｅ．工程(d)と同時に、又は工程(d)に続いて、中空繊維
    の全層と同一の広がりを有するウェブの片側に面してい
    る且つ該ウェブに対して層の全長にわたって少なくとも
    断続的に結合している相互に平行な単層中に、中空繊維
    を配置し； ｆ．工程(b)と同時に、各束端を隣接一体式管板の中に
    シールするように機能する管板を２つの束端のそれぞれ
    において樹脂状注封材料から成形し、ここで、２つの管
    板の間にある束の部分は注封材料から遊離してシェル側
    領域を形成する；工程を含むことを特徴とする上記方
    法。