JP2007218859A - 多孔質中空糸膜の欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】疎水性及び親水性のいずれの多孔質中空糸膜についても、走行する多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に容易に検出することができる欠陥検出装置の提供。
【解決手段】液体Ｌを収容する内部空間を構成する容器１と、容器１の内部空間を大気圧より減圧するためのポンプ２と、多孔質中空糸膜Ｍを、連続的に、容器１の外部から内部空間へ導入し、容器１の内部空間に収容した液体Ｌ中を通過させ、かつ、容器１の内部空間から外部へ導出するようにガイドするガイドロール３１〜３６と、減圧下の液体Ｌ中を通過する多孔質中空糸膜Ｍの欠陥部から液体中に吸い出された気泡を検出する気泡検出手段１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、多孔質中空糸膜の欠陥検査装置に関する。

多孔質中空糸膜は、一般に、フィルター・ユニットとして束状集合体に加工され、人口臓器、排水処理、及びガス分離等の多くの用途に使用されている。かかるフィルター・ユニットを構成する多孔質中空糸膜に、膜を貫通するひび割れ、裂け目、小孔（ピンホール）等の欠陥が存在すると、その欠陥を通して原液が直接透過液に混入する。その結果、透過液に、除去されるべき物質が多く含まれることになる。このため、医療用など厳しい選択透過性を必要とする用途に使用されるフィルター・ユニットには、その多孔質中空糸膜に欠陥が無いことが要求される。そのため、フィルター・ユニットは、加工後に欠陥の有無について検査が行われ、欠陥が発見されたものは補修され、或いは廃棄処分される。

フィルター・ユニットの加工歩留まりを向上させるには、欠陥の無い多孔質中空糸膜を使用することが必要である。そのために、多孔質中空糸膜を非破壊的に全数検査し、欠陥を検出した部分を除去すれば、実質的に欠陥の全くない多孔質中空糸膜を得ることができる。そこで、多孔質中空糸膜を走行させながら、多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

特許文献１に開示の技術によれば、加圧気体中に、中空部に液体を充填した多孔質中空糸膜を通過させる。その際、多孔質中空糸膜にピンホールがあれば、そのピンホールを通して多孔質中空糸膜の中空部に気体が注入され、中空部に気泡が発生する。そこで、中空部内の気泡を検出することにより、ピンホールを検出する。このように、ピンホール等の欠陥箇所を中空部に注入された気泡に置き換えて、間接的に検出する。

また、特許文献２に開示の技術によれば、加圧液体中に、多孔質中空糸膜を通過させる。その際、多孔質中空糸膜にピンホールがあれば、そのピンホールを通して多孔質中空糸膜の中空部に液体が注入される。そこで、中空部内の液体を検出することにより、ピンホールを検出する。このように、ピンホール等の欠陥箇所を中空部に注入された液体に置き換えて、間接的に検出する。

特開昭５６−２２９２２ 特開昭５８−１２９２３０

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、予め、多孔質中空糸膜の中空部に液体を注入しておく必要がある。それも、液体と一緒に気泡が混入しないように注入する必要がある。さらに、欠陥検査後には、今度は、多孔質中空糸膜の中空部に充填された液体を除去する必要がある。

また、特許文献２に開示の技術では、多孔質中空糸膜の親水性が高いと、欠陥のない部分であっても、加圧液体中を通過中に、中空部に液体が浸透してしまうおそれがある。

そこで、本発明の目的は、疎水性及び親水性のいずれの多孔質中空糸膜についても、走行する多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に容易に検出することができる欠陥検出装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の多孔質中空糸膜の欠陥検出装置は、液体を収容する内部空間を構成する容器と、容器の内部空間を大気圧より減圧するための減圧手段と、多孔質中空糸膜を、連続的に、容器の外部から内部空間へ導入し、容器の内部空間に収容した液体中を通過させ、かつ、容器の内部空間から外部へ導出するようにガイドする連続浸漬手段と、減圧下の液体中を通過する多孔質中空糸膜の欠陥部から液体中に吸い出された気泡を検出する気泡検出手段とを備えることを特徴としている。

このように構成された本発明の多孔質中空糸膜の欠陥検出装置によれば、多孔質中空糸膜を減圧下の液体中に通過させる。その際、多孔質中空糸膜にピンホール等の欠陥があれば、多孔質中空糸膜の中空部内の気体が、その欠陥を通して多孔質中空糸膜の外部の液体中へ吸い出される。そして、多孔質中空糸膜から吸い出された気泡を検出することにより、欠陥を間接的に検出することができる。

さらに、本発明では、多孔質中空糸膜を液体中に連続して通過させるので、多孔質中空糸膜を切断することなく、多孔質中空糸膜の製造工程において連続的に欠陥を容易に検出することもできる。また、本発明では、多孔質中空糸膜の中空部に検査用の液体を充填する必要が無く、したがって、検査後に中空部に充填された液体を除去する工程も必要としない。

また、本発明では、減圧下の液体中で多孔質中空糸膜外に吸い出された気泡を検出するので、液体が多孔質中空糸膜に染み込むことによる誤検出のおそれがない。このため、多孔質中空糸膜の疎水性及び親水性を問わずに欠陥検出を行うことができる。したがって、本発明の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置によれば、疎水性及び親水性のいずれの多孔質中空糸膜についても、走行する多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に容易に検出することができる。

また、本発明において、好ましくは、容器は、液体を溢れさせて一定の高さの液面を維持する第１液槽と、第１液槽から溢れた液体を受ける第２液槽とから構成され、第１液槽には、液体供給源から当該第１液槽へ液体を供給するための供給口が設けられ、第２液槽には、第１液槽から受けた液体を吸引排出するための排出口が設けられている。

これにより、液体の液面の高さを容易に一定に保ち、液中を通過する多孔質中空糸膜の液深を一定に保つことができる。その結果、液体中を通過する多孔質中空糸膜に掛かる圧力の変動を抑えて一定にし、多孔質中空糸膜の欠陥の検出精度を一定にすることができる。

そして、内部空間の減圧の程度が大きいほど、言い換えれば、多孔質中空糸膜に掛かる液体の圧力が低いほど、多孔質中空糸膜のより小さい欠陥を検出することができる。したがって、液面の高さを一定に保つことにより、検出できる最小欠陥の大きさを一定にすることができる。

また、本発明において好ましくは、液体供給源から上記第１液槽の供給口までの液体の供給経路に、供給口の開閉状態を切り替える供給開閉弁と、第１液槽への液体の供給量を調節す供給調節弁とを備える。
かかる供給開閉弁及び供給調節弁による液体の供給量の制御と、ポンプによる排気及び液体の排出の制御とによって、容器の内部空間の減圧の程度を制御することができる。

また、本発明において、好ましくは、液体供給源から第１液槽の供給口までの液体の供給経路に、液体の濾過を行う濾過装置と、液体中の気泡を除去する脱気装置とを備える。
濾過装置によって液体を濾過し、かつ、脱気装置によって気泡を除去すれば、第１液槽に供給された液体中の浮遊物や気泡を、多孔質中空糸膜の欠陥部分から吸い出された気泡と間違えて検出することを防止することができる。これにより、欠陥検出の信頼性を高めることができる。

また、本発明において、好ましくは、容器は、気泡検出手段に面した壁面に沿って液体を噴流させる噴流手段を備える。
これにより、液体中の気泡が、容器側面に付着することを防止することができる。その結果、容器側面に付着した気泡を、多孔質中空糸膜から吸い出された気泡として誤検出することを防止することができる。これにより、欠陥検出の信頼性を高めることができる。

また、本発明において、好ましくは、容器には、多孔質中空糸膜を連続的に導入する導入口と、多孔質中空糸を連続的に導出する導出口とが設けられ、導入口及び導出口は、それぞれ、非接触形のシール構造を有する。
これにより、容器の密閉性を確保して、容器の内部空間の減圧状態を維持しつつ、多孔質中空糸膜を容器に連続的に導入し、且つ容器から連続的に導出させることができる。

また、本発明において、好ましくは、シール構造は、限界流速のシール流速でシールされる。
これにより、導入口及び導出口が多孔質中空糸膜に接触して多孔質中空糸膜に損傷を与えないように、導入口及び導出口と多孔質中空糸膜との間にそれぞれ隙間を設けつつ、好適な密閉性を保つことができる。

また、本発明において、好ましくは、シール構造は、ラビリンスシールで構成されている。
これにより、導入口及び導出口が多孔質中空糸膜に接触して多孔質中空糸膜に損傷を与えないように、導入口及び導出口と多孔質中空糸膜との間にそれぞれ隙間を設けつつ、好適な密閉性を保つことができる。

また、本発明において、好ましくは、容器へ導入される多孔質中空糸膜の太さを検出する糸径検出手段と、糸径検出手段によって検出された多孔質中空糸膜の太さに応じて、導入口及び導出口それぞれの開口直径を調節する自動開閉機構とを備える。
多孔質中空糸膜には、例えば、多孔質中空糸膜どうしを結合した部分のように、直径が太い部分があることがある。そして、糸径を検出して、かかる結合部分等が導入口及び導出口を通過する際に、導入口及び導出口の開口直径を一時的に拡げれば、直径の太い部分がシール構造に引掛からないようにすることができる。これにより、より円滑な連続検出を行うことができる。

また、本発明において、好ましくは、連続浸漬手段は、多孔質中空糸膜を、容器の内部空間に収容した液体中に、液面から一定の深さで通過させる。
これにより、液中を通過する多孔質中空糸膜の液深を一定に保つことができる。その結果、液体中を通過する多孔質中空糸膜に掛かる圧力の変動を抑えて一定にし、多孔質中空糸膜の欠陥の検出精度を一定にすることができる。

また、本発明において、好ましくは、気泡検出手段は、互いに向かい合わせに配置した投光部と受光部とから構成される。
これにより、投光部から受光部に届く光量が、気泡による屈折、散乱等により減少することもって気泡を検出することができる。

また、本発明において、好ましくは、気泡検出手段は、互いの光軸が、液体中の多孔質中空糸膜の通過位置の上方で実質的に交差するように配置された投光部と受光部とから構成される。
このように配置すれば、気泡が無い場合には、投光部から発した光は受光部に届かないが、気泡がある場合には、投光部から発した光が、気泡によって散乱され、散乱光が受光部に到達する。したがって、この散乱光を受光することによって気泡を検出することができる。

また、本発明において、好ましくは、気泡検出手段の出力信号を微分処理する信号処理装置を備える。
これにより、気泡の検出による、受光部における受光量の減少や増加の変化率を検出し、この変化率により気泡を検出することができる。

また、本発明において、好ましくは、連続浸漬手段は、複数の多孔質中空糸膜を、容器に収容した液体中に通過させ、容器は、内部空間に、互いに異なる多孔質中空糸膜からそれぞれ吸い出された気泡どうしを分離するためのセパレータを備える。
これにより、多孔質中空糸膜ごとに、吸い出された気泡を容易に区別して検出することができる。

本発明の多孔質中空糸膜の検査装置によれば、疎水性及び親水性のいずれの多孔質中空糸膜についても、走行する多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に容易に検出することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置（以下、単に「欠陥検査装置」とも称する。）の実施形態について説明する。図１は、実施形態の欠陥検査装置の正面模式図である。図２は、実施形態の欠陥検査装置の側面模式図である。図２は、図１における線II−IIに沿った断面模式図である。

図１に示すように、本実施形態の欠陥検査装置は、液体を収容する内部空間を構成する容器１と、容器１の内部空間を大気圧より減圧するための減圧手段としてのポンプ２と、多孔質中空糸膜Ｍを、連続的に、容器１の外部から内部空間へ導入し、容器１の内部空間に収容した液体Ｌ中を通過させ、かつ、容器１の内部空間から外部へ導出するようにガイドする連続浸漬手段３と、液体Ｌ中を通過する多孔質中空糸膜Ｍの欠陥部から液体Ｌ中に吸い出された気泡Ｂを検出する気泡検出手段１１とを備える。以下、各構成要素について説明する。

本実施形態では、容器１は、減圧された内部空間を構成するために、液体を収容した液槽４と、液槽４の上方を覆うように配置されたフランジ部５とから構成されている。そして、液槽４の外周の上縁とフランジ部５との間は、シール部６によって封止されている。シール部６は、例えば、Ｏリングで形成される。そして、容器１の内部空間を減圧するために、フランジ部５に設けられた排気口５３から、ポンプ２によって、排気されている。

なお、フランジ部５の材質に特に制限はなく、例えば、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、チタン等の金属、或いは合金類、又は、これらの複合材料等を用いることができる。

また、シール部６の材料は、液槽４とフランジ部５との間の隙間を封止できるものであれば特に制限はなく、例えば、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ化炭化水素ゴム等のゴム類、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、チタン等の金属、或いは合金類、又は、これらの複合材料等を用いることができる。また、一般的に用いられるゴム等のゴム類が好ましい。

本実施形態では、液体Ｌとして水を使用する。多孔質中空糸膜の製造ライン中に欠陥検出装置を組み込み、多孔質中空糸膜を製造しながら連続的に欠陥を検出する場合には、多孔質中空糸膜の洗浄に使用する液体（例えば、純水）と同じものを液体Ｌとして使用することが望ましい。また、液体Ｌの表面張力の大きさによって、検出できる欠陥の大きさが左右されるため、水のように、表面張力特性が正確に知られている液体が好ましい。例えば、２８℃の水の表面張力は、７３．０ｍＮ／ｍ程度である。

なお、容器１の内部空間に収容される液体は、水に限定されず、例えば、ぬれ張力試験試薬として用いられるメタノール、エタノール、ホルムアミド、又は、これらと水との混合液を使用してもよい。例えば、温度や、水とメタノールとの混合比を調節することにより、液体の表面張力を調節することができる。

また、容器１の内部空間の減圧度（真空度）が高いほど、また、液体Ｌの表面張力が小さいほど、多孔質中空糸膜のより小さい欠陥からも気泡が吸い出される。このため、容器内の真空度や、液体の表面張力を調節することによって、検出可能な最小欠陥の大きさを選択することができる。

本実施形態では、容器１の液槽４の一部分を仕切板４０で仕切り、この仕切の内側を第１液槽４ａとし、外側を第２液槽４ｂとしている。ここで、容器４の寸法は、例えば、高さ約１２０ｍｍ、長さ約４１０ｍｍ、奥行き約１１０ｍｍである。そして、容器４の奥行き方向は、仕切らず、長さ方向だけを仕切板４０で仕切っている。

そして、第１液槽４ａには、供給口４１より、液体供給源のタンク（図示せず）からの液体が供給される。容器１の液槽４は、液体Ｌを溢れさせて一定の高さの液面を維持する。これにより、第１液槽４ａの液面の高さは、常に一定に保たれ、多孔質中空糸膜Ｍに、液中で、常に一定の深さを走行させることができる。また、第１液槽４ａから溢れた液体Ｌは、第２液槽４ｂへ受け入れられ、第２液槽４ｂの排出口４２から、水封式真空ポンプ２により吸引排出される。

なお、液槽４及び仕切板４０は、透明なガラス又はプラスチック等の材質で形成してもよいし、不透明な材料で形成してもよい。ただし、液槽４の側壁を不透明な材料で形成した場合において、後述するような光学的な気泡検出手段を使用するときは、気泡検出手段に面する部分に透明なガラス等の覗き窓を設けるとよい。

また、気泡検出手段として光電センサ、又は画像処理装置等を使用した場合には、容器４の側壁のうち、検出手段１１で液体Ｌ中を観察する部分だけを透明なガラス又はプラスチックで形成し、観察以外の部分を遮光するようにするとよい。このように構成すれば、外乱光を排除して、気泡Ｂの検知精度の向上を図ることができる。

液体供給源のタンクから第１液槽４ａの供給口４１までの液体の供給経路上には、この液体供給口４１における開閉状態を切り替える供給開閉弁１５と、液体の供給量を調節するための供給調節弁１６とが設けられている。これらの開閉弁１５及び１６により、容器１内への液体Ｌの供給量及び供給頻度が調節される。

さらに、この経路上には、液体の濾過を行う濾過装置９と、液体中の気泡を除去する脱気装置１０とが設けられている。これにより、第１液槽４ａには、異物が除去され、かつ、脱気された液体が供給される。

また、容器１は、気泡検出手段に面した壁面に沿って液体を噴流させる噴流手段１４を備える。本実施形態では、噴流手段としてプレート１４を設けている。容器１の第１液槽４ａの底部の供給口４１から供給された液体Ｌは、このプレート１４によって、第１液槽４ａの側面に導かれ、この側面に沿った噴流を生じる。これにより、容器１に連続的に導入される多孔質中空糸膜Ｍと共に持ち込まれる汚れや埃等の浮遊物、或いは水垢が、第１液槽４ａの側面に付着することを防ぐことができる。その結果、第１液槽４ａの側面の汚れによる、気泡検出感度の低下を防止することができる。

そして、供給口４１から第１液槽４ａに供給された液体は、第１液槽４ａを満たし、第１液槽４ａから第２液槽４ｂへ溢れつつ、常に一定の液面の高さを保つ。溢れた液体は、排出口４２から水封式真空ポンプ２により、吸引排出される。排出口４２から排出された液体Ｌは液体排出用タンク１７に導かれる。

なお、排出口４２と液体排出タンク１７との間に、液体排出開閉弁１８を設けてもよい。この液体排出開閉弁１８を閉止して、液体排出用タンク１７を容器１内の減圧空間と遮断し、液体排出用タンク１７から液体Ｌを排出させることもできる。

容器１のフランジ部５には、製造工程で生産された多孔質中空糸膜Ｍを容器１内へ連続的に導入するための導入口５１と、多孔質中空糸Ｍを容器１内から連続的に導出するための導出口５２とが設けられている。そして、導入口５１及び導出口５２は、それぞれ、非接触形のシール構造を有する。

液槽４とフランジ部５で形成された密閉空間を減圧状態に維持するためには、導入口５１及び導出口５２における多孔質中空糸膜Ｍの周囲のクリアランスが重要である。このクリアランスは、空気の流入をできるだけ抑えるために小さくすることが望ましい。しかし、クリアランスを小さくし過ぎると、多孔質中空糸膜Ｍとともに流入する空気の速度斑等による微小な振動が発生する場合がある。その場合、多孔質中空糸膜Ｍが導入口５１及び導出口５２で摺動して、多孔質中空糸膜の表面が損傷するおそれがある。

このような点を考慮すると、クリアランスは、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるがことが好ましい。さらに、密閉された空間を最大限減圧する観点から、シール構造における非接触部のシール流速が限界流速でシールされていることが好ましく、クリアランスは０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であることがより好ましい。

さらに、シール構造は、高シール性を確保できるラビリンスシールとすることが好ましい。
なお、ラビリンスシールの種類は特に制限されず、基本構造として多く利用される直通形や食違い形を始めとして種々のものを使用することができる。

具体例を挙げると、容器１は、ガラス製の容器４とステンレス製のフランジ部５とから構成され、フランジ部５の導入口５１及び導出口５２は、それぞれ、口径２．８ｍｍ（クリアランス０．３５ｍｍ）の直通形のラビリンスシール構造を有する。そして、容器１の内部空間は、水封式真空ポンプ（神港精機（株）製、商品名：水封式真空ポンプ ＳＷ−１５０Ｓ 排気速度２．５ｍ³／分、到達圧力２．３ｋＰａ）２によって、排気口５３から排気され、減圧されている。

なお、直通形のラビリンスシール構造を有する導入口５１及び導出口５２それぞれのシール流速は、多孔質中空糸膜１本当たりのクリアランス面積が３．４６ｍｍ²の場合の限界流速を３３０ｍ／秒とすると、１孔当たりの限界の漏れ量は６８．６Ｌ／分となる。したがって、導入口５１及び導出口５２がそれぞれ４孔ずつ設けられている場合、総漏れ量は合計８孔で５４９Ｌ／分以上となる。この値は、真空ポンプ２の排気速度２．５ｍ³／分よりも十分に小さいので、これらの導入口５１及び導出口５２は限界流速でシールされることが分かる。

ところで、本発明では、減圧下の液体中で、多孔質中空糸膜の中空部内から吸い出された空気を気泡と検出するため、検査対象となる多孔質中空糸膜の親水性、疎水性を問わない。また、多孔質中空糸膜の材質、分画特性等に制限はなく、濾過膜として使用できるものであればよい。多孔質中空糸膜の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリスルフォン、ポリフッ化ビニルデン、セルロース等を挙げることができる。また、多孔質中空糸膜のサイズは限定されないが、例えば、外径が０．５〜５ｍｍ程度、内径が０．３〜４．９ｍｍ程度、また、分画特性が０．０５〜０．５μｍ程度のものを挙げることができる。

さらに、親水性の多孔質中空糸膜Ｍの具体例として、内径１０００μｍ、外径２１００μｍで、その表面に親水性ポリマーが塗布されたポリッフ化ビニリデン製であり、その分画孔径が０．４μｍ、通水性能が１００ｍ³／ｍ²／ｈｒ／ＭＰａのものが挙げられる。
なお、多孔質中空糸膜の材質が疎水性の場合は、親水化処理することが望ましい。

ところで、多孔質中空糸膜Ｍどうしを結んでつないだ部分は、糸径が、例えば、１０ｍｍ程度と太くなる。多孔質中空糸膜を連続的に検査する場合に、糸径が太い部分が欠陥検査装置に導入されると、多孔質中空糸膜Ｍが導入口５１及び導出口５２の縁と接触したり、多孔質中空糸膜Ｍがこれらの開口部を通過できなくなったりする事態が生じ得る。そこで、かかる事態の発生を回避するため、本実施形態の欠陥検査装置は、糸径検出手段７と、自動開閉機構８とを備えている。

糸径検出手段７は、導入口５１の上流側に設けられ、容器１へ導入される多孔質中空糸膜Ｍの太さを検出する。なお、糸径検出手段７は、糸径が検出できる手段であれば制限はなく、例えば、レーザーを利用したもの、又は、画像処理を利用したもの等を使用することができる。本実施形態では、糸径検出手段７として、キーエンス製、商品名：超小型デジタルレーザセンサ ＬＸ２−Ｖ１０を配置している。このセンサ７では、多孔質中空糸膜Ｍを挟んで、発光器と受光器（図示せず。）とを配置し、多孔質中空糸膜Ｍによって遮られる遮光量によって、多孔質中空糸膜Ｍの外径を検出している。

そして、センサ７の受光器に、例えば、多孔質中空糸膜Ｍの外径２．４ｍｍを超える遮光量が入射すると、検出された多孔質中空糸膜Ｍの太さに応じて、自動開閉機構８が動作し、導入口５１及び導出口５２の開口直径を一時的に拡大する。これにより、におけるクリアランスが無くなり、多孔質中空糸膜Ｍが接触して不良品が発生したり、多孔質中空糸膜Ｍが通過できなくなったりすることを防止することができる。

導入口５１及び導出口５２それぞれの開口直径を調節する自動開閉機構８は、図３に示すように、半割りになっているラビリンスシール部８０と、センタリング機構８１と、駆動機構８２とから構成されている。

センタリング機構８１は、ラビリンスシール部８０の上に配置された、多孔質中空糸膜Ｍを両側から挟み込むように配置された二枚のプレートから構成されている。そして、センタリング機構８１は、多孔質中空糸膜Ｍがラビリンスシール部８０の開口の中央を通過するように、多孔質中空糸膜Ｍを誘導する。特に、センタリング機構８１によって、ラビリンスシール部８０の開口が一旦拡大して、元の開口直径に戻った際に、多孔質中空糸膜Ｍが導入口５１及び導出口５２それぞれの中央を再び通過するようにすることができる。

駆動機構８２は、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ、又はロータリーアクチュエーター等から構成され、半割のラビリンスシール部８０及びセンタリング機構８１を駆動して、開口直径を調節する。駆動機構８２によって、ラビリンスシール部８０と、その上部に配置されたセンタリング機構８１とは、下部ガイド溝（図示せず）に案内されて直進運動を行い、中心方向にそれぞれ移動し合わさり停止する。

そして、糸径検出手段７によって、多孔質中空糸膜Ｍの外径が異常に太い部分が検出されると、その太い部分が導入口５１及び導出口５２を通過するタイミングに合わせて、自動開閉機構８の駆動機器８２が作動する。その結果、ラビリンスシール部８０及びセンタリング機構８１が、中心方向からそれぞれ離れる方向に移動し、開口直径が一時的に拡大される。これにより、多孔質中空糸膜Ｍに異常に太い部分があっても、その太い部分が、導入口５１及び導出口５２に接触したり、引っ掛かって通過できなくなったりする異常を回避することができる。

なお、検査速度（多孔質中空糸膜のライン速度）に合わせて、糸径検出手段７による太い部分の検出時刻から一定時間後に、開口直径を拡大させてもよいし、或いは、検査速度を検出して、その太い部分が導入口５１及び導出口５２を通過する時刻を算出し、その算出時刻に開口直径を拡大させるようにしてもよい。

また、自動開閉機構８及びセンタリング機構８１の材質には、特に制限はなく、例えば、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、チタン等の金属、或いは合金類、又は、これらの複合材料等を用いることができる。

連続浸漬手段３は、６つのガイドロール３１〜３６から構成されている。多孔質中空糸膜Ｍは、これらのガイドロール３１〜３６によってガイドされて、図１に示すように、連続的に、容器１の外部から内部空間へ導入され、容器１の内部空間に収容した液体Ｌ中を通過し、かつ、容器１の内部空間から外部へ導出される。

ガイドロール３３とガイドロール３４との間で、多孔質中空糸膜Ｍは、容器１の内部空間に収容した液体Ｌ中を、液面から一定の深さで通過する。このように、液中を通過する多孔質中空糸膜の液深を一定に保つことにより、液体中を通過する多孔質中空糸膜に掛かる圧力の変動を抑えて一定にし、多孔質中空糸膜の欠陥の検出精度を一定にすることができる。

本実施形態では、多孔質中空糸膜Ｍを、液体Ｌ中で、約４００ｍｍの距離にわたり、約３０〜４０ｍｍの水深で、約７ｍ／分の走行速度で連続走行させる。

そして、ピンホール等の欠陥を有する多孔質中空糸膜が減圧下の液体中を通過すると、欠陥部分から気体が吸い出される。吸い出された気体は、液体中で気泡となる。気泡は、通常、欠陥部分から次々に発生し、多孔質中空糸膜の上方へ昇っていく。この気泡を検出することによって、多孔質中空糸膜の欠陥を検出することができる。本欠陥検出装置は、この気泡を検出するために、以下に説明するような気泡検出手段を備えている。

本実施形態では、気泡検出手段１１として、投光部１１ａと受光部１１ｂとから構成される透過型光電センサを備えている。ここでは、光源として赤色ＬＥＤを使用した光ファイバー式のエリア透過型光電センサのファイバユニット（キーエンス製 ＦＵ−１２）を使用し、センサ１１の出力を、アンプ（キーエンス製 商品名：デュアルデジタルファイバセンサ ＦＳ−Ｖ２１ＲＭ）（図示せず）で増幅する。レーザー式、光ファイバー式の光電センサは、調整の容易さ、汎用性等の観点から好ましい。また、エリア型のセンサは、多孔質中空糸膜Ｍの流れ方向に対して検出範囲を広くできる観点から好ましい。

気泡検出手段１１の投光部１１ａ及び受光部１１ｂは、多孔質中空糸膜Ｍが走行する上方の液体Ｌ部分を挟んで、互いに向かい合わせになるように、容器１の側壁外側に配置するとよい。この場合、投光部１１ａから放出された平行光が、気泡により遮られ、受光部１１ｂにおける受光量が減少することにより、気泡を検出することができる。

また、気泡検出手段１１の投光部１１ａ及び受光部１１ｂを、互いの光軸が、多孔質中空糸膜の液体中の通過位置の上方で実質的に交差するように配置してもよい。その場合、液体中の気泡に平行光を投射する投光部１１ａの角度を上向き又は下向きにして受光部１１ｂとの光軸を外すか、液体中の気泡に平行光を投射する投光部１１ａと受光部１１ｂの角度を上向き又は下向きにして光軸を外して気泡によって散乱した光を受光するとよい。気泡による散乱光を受光するころにより気泡を検出する方式の方が、気泡による遮光により気泡を検出する方式より、一般に高い検出感度が期待できる。

ただし、散乱光を受光する場合には、外乱光の影響を受けやすくなる。しかし、液槽４の側壁の投光部１１ａ及び受光部１１ｂに面する部分以外を遮光すれば、外乱光の影響を低減することができる。

さらに、本実施形態では、気泡検出手段１１である光電センサ１１のアンプからの出力信号を微分処理する信号処理装置１２を備えている。ここでは、処理装置１２として、キーエンス社製のグラフィックアナログコントローラ ＲＪ−８００を使用している。出力信号を微分処理することにより、多孔質中空糸膜Ｍの欠陥部分から発生した気泡の通過による瞬間的な受光量の変化と、ノイズ源である液槽４の内壁に付着する汚れや、静止気泡による長期的な受光量の変化とを区別ことができる。これにより、欠陥検出の信頼性の向上を図ることができる。

そして、処理装置１２で気泡の発生状況をモニタリングして直接表示するとともに、気泡を検出すると気泡検出信号を出力し、表示灯、ブザー等で欠陥の発生を知らせてもよい。さらに、多孔質中空糸膜Ｍにおける欠陥が検出された部分が検査装置から外に出た後に、この欠陥発生部分にマーキングするとよい。このマーキングは、欠陥検出時点から多孔質中空糸膜Ｍの検査速度を考慮した一定時間遅延したタイミングで行うことができる。これにより、多孔質中空糸膜の欠陥部分の位置が特定されるので、欠陥の補修や切断除去作業を容易に行うことができる。

なお、気泡検出手段１１としては、透過型光電センサ以外に、反射型光電センサを用いることもできる。また、気泡検出手段１１は、光電センサに限定されず、液中での気泡の発生を検知できることができれば特に制限はない。例えば、超音波による気泡検出器、又は、画像処理による気泡検出器を用いてもよい。

超音波センサは、図４（ａ）に示すように、センサヘッドから超音波を発信し、気泡によって反射された超音波を受信することにより、気泡を検出する。また、超音波センサを用いれば、この超音波の発信から受信までの時間を計測することで、センサから気泡までの距離を求めることができる。さらに、受信信号を微分処理装置１２で微分処理することにより、気泡の検出精度の向上を図ることができる。超音波センサは、図４（ｂ）に示すように、容器側面に配置するとよい。

また、画像処理により気泡を検出する場合には、図５に示すように、容器１の上方からＣＣＤカメラ等の画像センサ１１１によって、気泡を撮像するとよい。画像センサの出力するビデオ信号は、画像処理装置１１２に入力される。画像処理装置１１２では、ビデオ信号に、二値化処理等の種々の前処理を行い、続いて、対称物の面積、長さ、個数、位置などの特徴を抽出する。さらに、画像処理装置１１２は、抽出された特徴と、設定された基準とを比較して、気泡の有無を判定し、判定結果を出力する。

なお、気泡検出手段として画像センサを使用する場合には、容器１のフランジ５の少なくとも一部分を透明にし、かつ、液槽４内を側方から照明装置１１３で照明することが望ましい。

本実施形態では、４本の多孔質中空糸膜Ｍの欠陥を同時に検出する。このため、連続浸漬手段３は、ガイドロール３１〜３６を４本並列に設けて、並走する４本の多孔質中空糸膜Ｍを案内し、容器１に収容した液体Ｌ中を並走させている。かかる場合、検出された気泡が、４本の多孔質中空糸膜Ｍのうち、いずれの多孔質中空糸膜から吸い出されたものかを区別する必要がある。そこで、本実施形態では、容器１の内部空間に、互いに異なる多孔質中空糸膜からそれぞれ吸い出された気泡どうしを分離するためのセパレータ１３を備えている。

ここで、図６に、セパレータの斜視図を模式的に示す。このセパレータ１３は、ステンレス製であって、プレート１３ａの下面に、４本の多孔質中空糸膜Ｍ１〜Ｍ４の走行方向に沿って、隣接した多孔質中空糸膜間に延在する下段仕切１３ｂを有し、かつ、プレート１３ａの上面に、多孔質中空糸膜の走行方向に垂直な方向に沿って延在する上段仕切１３ｃを有する。上段仕切１３ｃにより、プレート１３ａの上面は、多孔質中空糸膜の本数と同数の４つの区画１３１〜１３４に区分される。

さらに、プレート１３ａには、下段の仕切間の多孔質中空糸膜ごとに、互いに異なる上段の区画に通じる４つの開口１３ｄが設けられている。すなわち、上段の４区画１３１〜１３４は、それぞれ異なる開口１３ｄ−１〜１３ｄ−４を介して、下段の仕切間の４本の多孔質中空糸膜Ｍ１〜Ｍ４と一対一に対応している。その結果、互いに異なる多孔質中空糸膜の欠陥部分から発生した気泡は、必ず、互いに異なる開口１３ｄを通って、互いに異なる区画１３１〜１３４へ上昇する。したがって、気泡が検出された区画によって、欠陥部分を有する多孔質中空糸膜を特定することができる。

そのため、本実施形態では、４つの区画１３１〜１３４の一つ一つについて、個別に一対の気泡検出手段１１（１１ａ及び１１ｂ）を設けている。その結果、例えば、多孔質中空糸膜Ｍ１の欠陥部分から発生した気泡は、開口１３ａを通って、区画１３１へ上昇し、気泡検出手段１１ａ−１及び１１ｂ−１によって検出される。また、例えば、多孔質中空糸膜Ｍ２の欠陥部分から発生した気泡は、開口１３ｂを通って、区画１３２へ上昇し、気泡検出手段１１ａ−２及び１１ｂ−２によって検出される。

このように、互いに異なる多孔質中空糸膜の欠陥部分からそれぞれ発生する気泡を、互いに完全に分離することができるので、複数の多孔質中空糸膜を並走させた場合においても、多孔質中空糸膜ごとに個別に欠陥を検出することができる。

なお、本実施形態では、セパレータ１３をステンレスで形成したが、セパレータ１３の材質に特に制限はなく、例えば、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン等の金属、若しくは合金類、又は、これらの複合材料等を用いてもよい。

また、セパレータの形状は、図６に示すものに限定されない。例えば、図６に示すセパレータにおいて、上段仕切１３ｃを省略してもよい。
また、セパレータを設けない場合であっても、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、並走する多孔質中空糸膜ごとに個別の気泡検出手段を配置すれば、多孔質中空糸膜ごとに個別に欠陥を検出することができる。図７（ａ）に示す例では、図７（ｂ）に図７（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａに沿った断面で示すように、各多孔質中空糸膜Ｍの上方に、平面で見て、図７（ａ）に示すように、多孔質中空糸膜を挟むように、一対の気泡検出手段（例えば、投光部と受光部）をそれぞれ配置している。

また、図７（ｃ）に示す例では、図７（ｄ）に図７（ｃ）の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面で示すように、各多孔質中空糸膜Ｍの真上に、多孔質中空糸膜Ｍに沿って、一対の気泡検出手段（例えば、投光部と受光部）をそれぞれ配置している。

このように、本実施形態の欠陥検査装置によれば、液体を収容した、減圧された容器内に収容された液体中に疎水性又は親水性の多孔質中空糸膜を連続的に通過させるだけで、多孔質中空糸膜の欠陥からの気泡を検出することができる。そして、多孔質中空糸膜の欠陥を連続的に検知できるので、後工程において、この欠陥検査装置で検出された欠陥部付近にマーキングを施し、その部分を除去すれば、実質的に欠陥の全くない多孔質中空糸膜を得ることができる。さらに、欠陥検査装置を製造工程に組み込むことで、製造上発生した欠陥を補修することもでき、多孔質中空糸膜製造の歩留まりの向上を図ることができる。

上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。

実施形態の欠陥検査装置の縦断面模式図である。 図１に示す欠陥検査装置の線II−IIに沿った断面模式図である。 容器の導入口のシール構造を示す模式図である。 （ａ）は、超音波センサの模式図であり、（ｂ）は、超音波センサの配置の説明図である。 画像センサの配置の説明図である。 セパレータの斜視図である。 （ａ）は、変形例における気泡検出手段の配置を示す平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａに沿った断面模式図であり、（ｃ）は、他の変形例における気泡検出手段の配置を示す平面模式図であり、（ｄ）は、（ｃ）の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った断面模式図である。

符号の説明

１ 容器
２ ポンプ
３ 連続浸漬手段
４ 液槽
４ａ 第１液槽
４ｂ 第２液槽
５ フランジ
６ シール部
７ 糸径検出手段
８ 自動開閉機構
９ 濾過装置
１０ 脱気装置
１１ 気泡検出手段
１１ａ 投光部
１１ｂ 受光部
１２ 微分処理装置
１３ セパレータ
１３ａ プレート
１３ｂ 下段仕切
１３ｃ 上段仕切
１３ｄ 開口
１４ 噴流手段
１５ 供給開閉弁
１６ 供給調節弁
１７ 液体排出用タンク
１８ 液体排出用開閉弁
３１〜３６ ガイドロール
４０ 仕切板
４１ 供給口
４２ 排出口
４３ 排気口
５１ 導入口
５２ 導出口
５３ 排気口
８０ ラビリンスシール部
８１ センタリング機構
８２ 駆動機構
１１０ 超音波センサ
１１１ ＣＣＤカメラ
１１２ 画像処理装置
１３１〜１３４ 区画

Claims (14)

1. 液体を収容する内部空間を構成する容器と、
   上記容器の内部空間を大気圧より減圧するための減圧手段と、
   多孔質中空糸膜を、連続的に、上記容器の外部から内部空間へ導入し、上記容器の内部空間に収容した液体中を通過させ、かつ、上記容器の内部空間から外部へ導出するようにガイドする連続浸漬手段と、
   減圧下の上記液体中を通過する上記多孔質中空糸膜の欠陥部から液体中に吸い出された気泡を検出する気泡検出手段と、
   を備えることを特徴とする多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
2. 上記容器は、
   液体を溢れさせて一定の高さの液面を維持する第１液槽と、
   上記第１液槽から溢れた液体を受ける第２液槽と
   から構成され、
   上記第１液槽には、液体供給源から当該第１液槽へ液体を供給するための供給口が設けられ、
   上記第２液槽には、上記第１液槽から受けた液体を吸引排出するための排出口が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
3. 上記液体供給源から上記第１液槽の供給口までの液体の供給経路に、
   上記供給口の開閉状態を切り替える供給開閉弁と、
   上記第１液槽への液体の供給量を調節す供給調節弁と
   を備えることを特徴とする請求項２記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
4. 上記液体供給源から上記第１液槽の供給口までの液体の供給経路に、
   液体の濾過を行う濾過装置と、
   液体中の気泡を除去する脱気装置と
   を備えることを特徴とする請求項２又は３記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
5. 上記容器は、上記気泡検出手段に面した壁面に沿って液体を噴流させる噴流手段を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
6. 上記容器には、上記多孔質中空糸膜を連続的に導入する導入口と、上記多孔質中空糸を連続的に導出する導出口とが設けられ、
   上記導入口及び導出口は、それぞれ、非接触形のシール構造を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
7. 上記シール構造は、限界流速のシール流速でシールされる
   ことを特徴とする請求項６記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
8. 上記シール構造は、ラビリンスシールで構成されている
   ことを特徴とする請求項６又は７記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
9. 上記容器へ導入される多孔質中空糸膜の太さを検出する糸径検出手段と、
   上記糸径検出手段によって検出された多孔質中空糸膜の太さに応じて、上記導入口及び導出口それぞれの開口直径を調節する自動開閉機構と
   を備えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
10. 上記連続浸漬手段は、多孔質中空糸膜を、上記容器の内部空間に収容した液体中に、液面から一定の深さで通過させる
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
11. 上記気泡検出手段は、互いに向かい合わせに配置した投光部と受光部とから構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
12. 上記気泡検出手段は、互いの光軸が、液体中の多孔質中空糸膜の通過位置の上方で実質的に交差するように配置された投光部と受光部とから構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
13. 上記気泡検出手段の出力信号を微分処理する信号処理装置を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。
14. 上記連続浸漬手段は、複数の多孔質中空糸膜を、上記容器に収容した液体中に通過させ、
    上記容器は、内部空間に、互いに異なる多孔質中空糸膜からそれぞれ吸い出された気泡どうしを分離するためのセパレータを備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の多孔質中空糸膜の欠陥検査装置。

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