JP2009136835A - 不可逆性感熱性示温部材を有する流体分離膜モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】使用中および保管中に膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったかを事後的にかつ簡便に判別可能な膜モジュールを提供することを目的とする。また、単に使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったかだけでなく、逸脱した場合にはどの程度の逸脱であったかを知ることができる膜モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】 容器の流体が接触する側に不可逆性感熱性示温部材が設置されていることを特徴とする流体分離膜モジュール。不可逆性感熱性示温部材は、色の変化により示温すること、複数段階に示温することが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、水溶液や混合ガスから特定成分を分離、除去する流体分離膜モジュールに関する発明である。

膜分離技術による分離精製技術は、その高度な分離機能や省エネルギー性等の特長を高く評価され、一段と普及が進みつつある。その適用分野を例示すると、海水及びかん水の脱塩による淡水の製造、表流水や地下水の飲料水化、半導体工業や医薬品工業において用いられる純水・超純水の製造、家庭排水や工業排水、都市下水等の下排水処理および下排水からの水回収、発酵液や廃液からの有価物の回収、等々の液体処理分野、空気からの酸素富化や窒素富化、天然ガスからのヘリウムの回収、石油の３次回収での炭酸ガスの分離等のガス分離分野等の幅広い分野に渡っている。

逆浸透膜は、海水及びかん水の淡水化、半導体工業及び医薬品工業用の純水、超純水の製造、都市排水処理等の幅広い分野で利用されている。蒸発法、電気透析法と比較して省エネルギーの点で有利であり、広く普及が進んでいる。特に、中空糸型逆浸透膜は、単位容積当たりの膜面積を大きくできるため、膜分離操作に適した形状であり、例えば、逆浸透膜による海水淡水化分野では広く用いられている。

一般的に膜モジュールには使用可能温度範囲が設定されている。使用可能温度範囲上限または下限を越えた温度で使用または保管すると、膜素材の劣化・変質や膜構造の変化、モジュール構造の破損等を生じ膜性能が悪化する恐れがある。このため、膜性能が低下した場合の原因究明や対策の立案に際して、膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲内に維持されていたか否かを知ることは重要である。

流体分離膜施設では一般的に、運転中の供給流体配管内部の温度（以下、便宜的に供給流体温度と記す）が種々の温度測定器を用いて測定され記録されている。このような場合、運転中の供給流体温度が近似的に膜モジュール内部温度とみなされ、使用可能温度範囲内に維持されていたか否かが判断されている。しかし、小型装置や簡易装置等、供給流体温度測定が行われていない、または測定が行われていても連続的に行われていない場合には、供給流体温度が使用可能温度範囲内に維持されていたか否か把握できず、従って膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲内に維持されていたか不明となる。また、供給流体温度の測定を連続的に行っている流体分離膜施設においても、供給流体の温度の測定箇所は前述のとおり通常は膜モジュールに連通する供給流体配管内部なので、運転停止中は供給流体配管内部の温度と膜モジュール内部温度が一致するとは限らないため、膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲内であったか疑問が生じる。

一方、膜モジュールを設備に設置する前や、使用開始後に膜モジュールを流体分離装置から取り外して一時保管する際等の保管状態では、保管場所の室温は把握できても、膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲内であったかを把握することは一般に困難である。特に、膜モジュールを海外へ船舶や航空機で輸送する場合、熱帯地域や寒冷地域を経由してまたは目的地として輸送される場合等には、使用可能温度範囲を越える高温や低温にさらされる恐れが十分にあるにもかかわらず、輸送中および保管中の膜モジュール内部温度が使用可能範囲内であったかどうかは把握できていないのが実情である。例えば、海水淡水化用逆浸透膜の場合、使用可能温度上限は通常４０℃程度であるが、中東等の外気温が５０℃を越えることも珍しくない地域で使用されることがあり、逆浸透膜施設までの輸送過程や運転開始までの保管過程、また運転開始後の停止期間等に、使用可能温度上限を越える状況にさらされる恐れが日常的に発生している。

このような課題に対し、個々の膜モジュールに自記記録温度計を設置しもしくは内蔵すれば膜モジュール内部温度履歴を把握することが可能ではあるが、それに要する費用および管理の手間を考慮すれば非現実的な手段であり、現実にはそのような管理は実施されていない。

一方、膜分離装置に熱水が供給されたことを視覚的に感知できる考案が特許文献１に開示されている。吸着剤層を介して水道水を膜モジュールに供給する浄水器において、熱水が供給されると、形状記憶合金製のバネにより自動的に流路が切り替えられて膜モジュールをバイパスして浄水器外に熱水を流出させ、併せて流出口の外面に貼着された感温ラベルの変色により流出水が熱水であることを感知できるようにするものである。ここで用いられている感温ラベルの変色が可逆性か不可逆性かは明記されていないが、この感熱ラベルの機能は現在流出している水が熱水であるか否かを感知できるようにすることにあるので、可逆的に色変化するものであることがわかり、したがって、過去の温度履歴について知ることができるものではないことがわかる。また、供給水は膜モジュール部をバイパスしているので、感熱ラベルの指示は膜モジュール内部温度を反映するものでもない。このため、使用中および保管中に膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったかを判別可能とするものではない。

実公平６−１８６３３号公報

このように、膜モジュールが、運転中は当然のこと、停止中や保管中においても、使用可能温度範囲内にあったことを確認することは重要であるが、それにもかかわらず十分に確認できていない場合が多いのが実情である。このため、現実に膜性能の低下が発生した場合にはその原因の特定や対策の立案、実施に支障をきたすことがしばしばである。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、使用中および保管中に膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったかを事後的にかつ簡便に判別可能な膜モジュールを提供することを目的とする。また、単に使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったかだけでなく、逸脱した場合にはどの程度の逸脱であったかを知ることができる膜モジュールを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を克服すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち、本願発明は下記の構成を有するものである。
（１） 容器の流体が接触する側に不可逆性感熱性示温部材が設置されていることを特徴とする流体分離膜モジュール。
（２） 前記不可逆性感熱性示温部材が、色の変化により示温することを特徴とする（１）に記載の流体分離膜モジュール。
（３） 前記不可逆性感熱性示温部材が、着脱自在な部材を介して容器に設置されていることを特徴とする（１）に記載の流体分離膜モジュール。
（４） 前記着脱自在な部材が容器を貫く螺合部材であり、容器の外部から抜き出すことができる構造を有することを特徴とする（３）に記載の流体分離膜モジュール。
（５） 前記不可逆性感熱性示温部材が、容器の表面に貼り付けられて設置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜モジュール。
（６） 前記不可逆性感熱性示温部材が、流体分離膜モジュールの容器の表面近傍に埋め込まれ、示温状態を目視確認できるように透明樹脂で表面を覆われた状態で設置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜エレメント。
（７） 前記不可逆性感熱性示温部材が、複数段階に示温することを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜モジュール。
（８） 前記不可逆性感熱性示温部材が流体分離膜モジュールの使用可能温度範囲上限温度で不可逆的に示温することを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜モジュール。
（９） 前記不可逆性感熱性示温部材が流体分離膜モジュールの使用可能温度範囲下限温度で不可逆的に示温することを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜モジュール。
（１０） 膜モジュールの容器の不透明な外壁に、膜モジュールの外部から前記不可逆性感熱性示温部材の示温状態を確認できる窓が設置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の流体分離膜モジュール。

本発明に係る流体分離膜モジュールは、流体分離膜モジュール内部温度が、使用中および保存中に使用可能温度範囲内に維持されたか、あるいは使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱したことがあるかを、不可逆性感熱性示温部材により事後的に簡便に判別することが可能である。これにより、例えば輸送中の保管あるいは使用開始前の保管に際して使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱したことのある膜モジュールを容易に判別することができ、流体分離膜施設での使用を避けることが可能となる。また、流体分離膜施設で使用された膜モジュールに性能異常品が検出された場合、その原因の解明に際して、使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱したことがあるかを不可逆性感熱性示温部材により容易に判別可能であり、性能の異常の原因の究明に重要な情報を得ることができる。また、示温部材に複数段階で示温するものを用いれば、単に使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったか否かだけでなく、逸脱した場合にはどの程度の逸脱であったかを知ることができるので、更に有用である。

本発明における流体分離膜とは、その分離対象および分離メカニズムに基づき、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜等の液体分離膜、または、酸素富化膜、窒素分離膜、炭酸ガス分離膜等のガス分離膜等に分類される。一方、流体分離膜の形態に着目すると、中空糸膜、管状膜、平膜、スパイラル膜等に分類される。本発明は、高温および／または低温にさらされることにより流体分離膜が不可逆的な劣化を受ける恐れがあるもの、および、膜自体のみならず膜モジュールの構成部材のいずれかが高温および／または低温にさらされることにより不可逆的な劣化を受ける恐れがあるものであれば、分離対象や分離メカニズム、分離膜の形状に関わらず、いずれの流体分離膜の膜モジュールについても適用可能である。保管中や輸送中の環境温度が使用可能温度範囲を逸脱する恐れがある膜モジュールにおいて、殊に、その有用性が高く、逆浸透膜モジュールへの適用はそのような場合の典型例にあたる。

本発明における逆浸透膜とは、数十ダルトンの分子量の分離特性を有する領域の分離膜であり、具体的には、０．５ＭＰａ以上の操作圧力で、食塩を９０％以上、除去可能であるものである。海水淡水化に使用される逆浸透膜は、操作圧力が大きく、また、食塩の除去率は９９％以上が一般的である。また、本発明におけるポリアミド系の逆浸透膜とは、分離活性層がポリアミド系高分子からなるものであれば特に限定されない。例としては線状ポリアミド、芳香族ポリアミド、架橋芳香族ポリアミドなどがあげられる。また、ポリアミド系の逆浸透膜の形状も特に限定されないが、例えば、平膜からなるスパイラル膜が好適な例である。本発明における酢酸セルロース系逆浸透膜とは、分離活性層が酢酸セルロース系高分子からなるものであれば特に限定されない。例としては酢酸セルロース、三酢酸セルロースなどがあげられる。また、酢酸セルロース系の逆浸透膜の形状も特に限定されないが、例えば、中空糸膜からなる中空糸型が好適な例である。

高温にさらされることにより流体分離膜が不可逆的な劣化を受ける例としては、逆浸透膜モジュールが使用可能温度範囲を越える高温で運転された結果、圧密化が想定以上に進行して適切に使用した場合に比べて短い期間で透水性能が低下したり、膜の加水分解反応や酸化劣化反応の反応速度が想定以上に高くなり適切に使用した場合に比べて短い期間で塩除去性能が低下したりすることを挙げることができる。また、輸送中や保管中に使用可能温度範囲を越える高温にさらされることにより、保存液の分解が進行し、膜の化学的劣化や生物的汚染を生じる場合を挙げることができる。また低温にさらされることにより流体分離膜が不可逆的な劣化を受ける例としては、逆浸透膜や限外ろ過膜等の水処理膜において、保管中に氷点下以下の環境にさらされたために膜モジュール内部の水が凍結し、膜を破損させることを挙げることができる。

本発明における膜モジュール形式の一例として、逆浸透膜をはじめとする各種水処理膜やガス分離膜においてもっとも一般的な形式である加圧型膜モジュールを挙げることができる。また、膜モジュール形式の他の一例として、精密濾過膜や限外濾過膜による廃液処理や上水製造に用いられることのある浸漬型膜モジュールを挙げることができる。

加圧型膜モジュールにおいては、容器内部に流体分離膜が設置され、容器に供給流体ノズル、濃縮流体ノズル、透過流体ノズルが設置されているものが一般的である。容器の流体の接触する側とは、供給流体、透過流体、非透過流体のいずれかが接触する側を指し、加圧型膜モジュールにおいては容器の内側である。流体分離膜を容器の内部に設置する方法としては、容器に接着して設置する方法および着脱自在の膜エレメントとして設置する方法を好適な方法の例として挙げることができる。加圧型膜モジュールにはその目的に応じて、濃縮流体ノズルのないものや、逆洗ノズル、エア抜きノズルやドレインノズルを有するもの等の種々の形式がある。また、流体分離膜が膜エレメントとして設置されている場合、容器の一部を可逆的に開放し膜エレメントを容器から出し入れできる開口部を形成する機構を有することが好ましい。膜モジュールに装填される膜エレメントの本数は、単数であっても複数であってもよく、複数の場合は膜エレメント相互の関係は並列であっても直列であっても良い。

浸漬型膜モジュールにおいては、一般的には加圧型膜モジュールにおける容器に該当する部材が存在しない。この場合、加圧型膜モジュールの容器が担う機能の一部である、膜モジュールの構成部材の支持、流体の流路の区画、流体の整流、のいずれかまたはすべてを担う部材は、本願における容器とみなすものとする。具体的な例としては膜モジュールの構成部材を支持するフレーム状部材や、流体分離膜の周囲に形成された壁状部材を挙げることができる。

本発明における不可逆性感熱性示温部材とは、特定の温度より高温になった場合、または、特定の温度より低温になった場合に、外観から判別可能な何らかの特性が不可逆的に変化する部材である。前記外観から判別可能な何らかの特性として、色の変化を用いると、目視で変化を検出することが可能であるため、特別な分析機器や検査機器が不要であり簡便でわかり易く、特に好適である。

色の変化を用いる不可逆性感熱性示温部材としては、種々の感熱性発色材料を利用したものがあり、特に限定されない。また、変色温度は１段階変色に限らず、複数段階の変色温度を有するものであってもよく、また、変色温度の異なる複数の感熱性発色材料を組み合わせたものであっても良い。複数段階の変色温度を有するものや変色温度の異なる複数の感熱性発色材料を組み合わせたものを用いれば、単に基準温度を超えた履歴があるか否かだけでなく、どの程度越えたのかを半定量的に把握することができるので、温度履歴が膜エレメントに与えた影響をより高い精度で解析でき、特に好ましい。また、温度上昇により変色する不可逆性感熱性示温発色材料と温度低下により変色する不可逆性感熱性示温発色材料とを組みあわせれば、上限基準温度および下限基準温度のいずれを逸脱したことがあるものも判別することができるので、特に好ましい。

不可逆性感熱性示温発色材料としては、例えば、ジアゾニウム塩化合物が、フェノール誘導体や活性メチレン基を有する化合物等（カプラー）と反応して染料を形成するものや、実質的に無色の電子供与性染料前駆体を含む染料分散液、および前記染料前駆体と加熱下に接触反応してこれを発色せしめる電子受容性顕色剤を含む顕色剤分散液とを混合して得られる感熱発色層用の材料があげられる。染料前駆体としては公知の無色ないしは単色の染料前駆体が使用でき、具体的には下記が例示される；トリアリールメタン系化合物、ジフェニルメタン系化合物、キサンテン系化合物、チアジン系化合物、スピロ系化合物。また、感熱発色層の構成成分である顕色剤としては、フェノール誘導体、芳香族カルボン酸誘導体、酸性白土、ノボラック樹脂、金属錯体などを用いることができる。

ジアゾニウム塩化合物をマイクロカプセルで包含し、カプラーや水及び塩基性化合物から隔離し、カプセルの壁を熱融解させて発色反応を生じさせるものも不可逆性感熱性示温部材として好適に使用できる。ここで形成されるマイクロカプセル壁としては、ゼラチン、アルギン酸塩、セルロース類、ポリウレア、ポリウレタン、メラミン樹脂、ナイロンなど様々なものが使用可能である。また、溶融性顔料の融点を利用して不可逆性感熱性示温部材としたものがあり、これをシート状とし裏面に粘着剤を塗布したものが市販されており、好適に使用できる。このようなものの例として、日油技研工業株式会社製のサーモラベル３Ｅ、４Ｅ、５Ｅ、８Ｅを挙げることができる。

不可逆性感熱性示温部材の形状は特に限定されないが、膜モジュールに設置するため、小型のものが好ましい。設置する位置は、供給流体、透過流体、非透過流体の流れを阻害しない場所が好ましい。シート状であれば流れを阻害しない場所に貼付固定することが容易であり、また、貼付固定するのみで設置できるので膜モジュールの設計および製造も容易であり、特に好ましい。

不可逆性感熱性示温部材を設置する位置は、膜モジュール内部温度を反映する位置である必要があり、膜モジュールが加圧型であれば容器の内側に設置される。ここに言う容器の内側とは、容器の内部表面のみに限らず、例えば容器の内表面近傍等の膜モジュール内部の温度を反映する位置を含む。また、供給流体、透過流体、濃縮流体の流れを阻害しない場所に設置することが好ましく、例えば、容器の端部付近胴部の内面や端板の内面が好ましい。また容器の内表面付近に埋め込み透明樹脂でその表面を覆うと、不可逆性感熱性示温部材の供給流体に対する耐久性を考慮する必要がなくなるため、感熱性示温部材の選択の範囲が広くなり、好ましい。前記透明樹脂としては、供給流体に侵されず、膜分離操作にとって有害物質の溶出がないことが必要である。また、不可逆性感熱性示温部材の示温状態を確認できれば、前記透明樹脂には多少の着色があっても差し支えない。前記透明樹脂として、例えば供給流体が海水の場合には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂を好適な例として挙げることができる。

膜モジュールの容器の外壁は、ガラス繊維強化樹脂やステンレス鋼等、不透明な素材で形成されている場合がある。このような場合、膜モジュール内部に設置された不可逆性感熱性示温部材の示温状態を膜モジュールの外部から確認するには、端板を取り外す等容器の一部を開放しなければならず、不便である。膜モジュールの外壁に、膜モジュールの外部から前記不可逆性感熱性示温部材の示温状態を目視確認できる窓が設置されていれば、容器の外壁が不透明であっても膜モジュールの外部から不可逆性感熱性示温部材の示温状態を確認することができ、好ましい。ここに言う窓とは、容器の不透明な外壁の一部を透明な部材で形成したものや、容器の不透明な外壁に形成した蓋や栓で密封できる穴や分岐管等のそこから膜モジュールの内部を覗き見ることができるものを指す。また、窓と不可逆性感熱性示温部材の位置関係は、直接目視できる位置関係にあることが最も簡便かつ信頼性が高く好ましいが、鏡による反射像やレンズによる拡大像、内視鏡やファイバースコープによる観察等によって示温状態が判別できれば、必ずしも直接目視できる位置関係にある必要はない。

また、不可逆性感熱性示温部材は、着脱自在な部材を介して容器に設置されていれば、流体分離膜の設置方法が膜エレメント方式であり容器を再使用する場合や、流体分離膜を取り出して容器を再生利用する場合に、不可逆性感熱性示温部材の交換が容易であり、好ましい。また、前記着脱自在な部材が容器の外壁を貫く螺合部材であり容器の外部から抜き出すことができる構造を有すると、運転停止中であれば端板開放することなく前記螺合部材の螺合を解いて抜き出すのみで容易に示温状態を観察できるので、更に好ましい。容器の外壁を貫く位置は、容器の胴部、端板部等、いずれの位置でも良い。

不可逆性感熱性示温部材が被処理流体に直接接触する場合、長期間接触しても流体分離膜の劣化原因や膜分離操作の障害となる物質の溶出がないことが必要である。例えば、逆浸透膜の場合で海水淡水化に用いられる場合、海水に対して耐久性があり、なおかつ逆浸透膜を汚染したり逆浸透膜の劣化を促進させたりする物質を溶出しないことが必要である。不可逆性感熱性示温部材からの溶出を防ぐために、不可逆性感熱性示温部材は例えば、化学的に安定で透明度が高いフィルムや板状物で覆われていることが好適である。このようなフィルムや板状物の素材の例としては、ポリエステルやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等があげられる。また、エポキシ樹脂やウレタン樹脂で封止されていても良い。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。

（実施例１）
蓋１０の先端にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０）を貼り付けた（図１参照）。サーモラベル３Ｅ−４０は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図２参照）。膜モジュール内に純水を満たした状態でノズル４、５、６を封止し、５５℃の温水に２４時間浸漬し、ついで２５℃の水に２４時間浸漬した。蓋１０を取り外し、窓９から流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。蓋１０の先端の不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、４０℃示温部は青色に５０℃示温部は赤色に変色し、６０℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度５０℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４８℃以上５８℃以下であることがわかった。

（実施例２）
蓋１０の先端にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０）を貼り付けた（図１参照）。サーモラベル３Ｅ−４０は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図２参照）。膜モジュールを供給水温５０℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。蓋１０を取り外し、窓９から流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。蓋１０の先端の不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、４０℃示温部は青色に５０℃示温部は赤色に変色し、６０℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度５０℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４８℃以上５８℃以下であることがわかった。

（実施例３）
胴部１の内面にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０、３Ｅ−４５）を貼り付けた。サーモラベル３Ｅ−４０および３Ｅ−４５は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０’（図３参照）を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図４参照）。膜モジュールを供給水温４５℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。蓋１０’を取り外し、窓９から流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。窓９からファイバースコープを挿入し不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、サーモラベル３Ｅ−４０の４０℃示温部は青色に変色し、５０℃、６０℃示温部は変色していなかった。またサーモラベル３Ｅ−４５の４５℃示温部は黒色に変色し、５５℃、６５℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度４５℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４３℃以上４８℃以下であることがわかった。

（実施例４）
胴部１の内面に深さ２ｍｍの掘り込み部を形成し、左記掘り込み部の底面に不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０と同３Ｅ−４５）を設置し、エポキシ樹脂で封止した。サーモラベル３Ｅ−４０および３Ｅ−４５は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０’（図３参照）を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した（図５参照）。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた。膜モジュールを供給水温４５℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。蓋１０’を取り外し、窓９から流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。窓９からファイバースコープを挿入し不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、サーモラベル３Ｅ−４０の４０℃示温部は青色に変色し、５０℃、６０℃示温部は変色していなかった。またサーモラベル３Ｅ−４５の４５℃示温部は黒色に変色し、５５℃、６５℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度４５℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４３℃以上４８℃以下であることがわかった。

（実施例５）
胴部１の内面にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０、３Ｅ−４５）を貼り付けた。サーモラベル３Ｅ−４０および３Ｅ−４５は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図６参照）。膜モジュールを供給水温４５℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。端板２を取り外し、流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、サーモラベル３Ｅ−４０の４０℃示温部は青色に変色し、５０℃、６０℃示温部は変色していなかった。またサーモラベル３Ｅ−４５の４５℃示温部は黒色に変色し、５５℃、６５℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度４５℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４３℃以上４８℃以下であることがわかった。

（実施例６）
端板２の内面にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０、３Ｅ−４５）を貼り付けた。サーモラベル３Ｅ−４０および３Ｅ−４５は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図７参照）。膜モジュールを供給水温４５℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。端板２を取り外し、流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、サーモラベル３Ｅ−４０の４０℃示温部は青色に変色し、５０℃、６０℃示温部は変色していなかった。またサーモラベル３Ｅ−４５の４５℃示温部は黒色に変色し、５５℃、６５℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度４５℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４３℃以上４８℃以下であることがわかった。

（実施例７）
胴部１の内面にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０、３Ｅ−４５）を貼り付けた。サーモラベル３Ｅ−４０および３Ｅ−４５は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０”（図８参照）を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した。胴部１はガラス繊維強化樹脂で形成されており不透明であるが、透明で液密な窓９’が設けられている。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた（図９参照）。膜モジュールを供給水温４５℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転を継続した。ノズル５から流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。窓９’から不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、サーモラベル３Ｅ−４０の４０℃示温部は青色に変色し、５０℃、６０℃示温部は変色していなかった。またサーモラベル３Ｅ−４５の４５℃示温部は黒色に変色し、５５℃、６５℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度４５℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュールの温度履歴の最高温度は４３℃以上４８℃以下であることがわかった。また、膜モジュールの運転を継続しながら、膜モジュール内部温度履歴を知ることができた。

（実施例８）
蓋１０の先端にシート状の不可逆性感熱性示温部材８（日油技研製サーモラベル３Ｅ−４０）を貼り付けた（図１参照）。サーモラベル３Ｅ−４０は不可逆性感熱性示温材料の表面をポリエステルフィルムで覆った構造を採っている。端板２の窓９に蓋１０を螺合し、Ｏリング１１を端板２に接触させることによって窓９を液密に封止した（図１０参照）。膜エレメント７を胴部１の内部に設置し、端板２、３を液密に胴部１に組み付け、ノズル４、５、６を設置して膜モジュールを組み立てた。膜モジュールを供給水温５０℃で２４時間運転し、ついで供給水温度を徐々に低下させ3時間かけて２５℃まで低下させ、さらに１時間運転した後、膜モジュールの運転を停止した。蓋１０を外し、流出してきた水の水温を測定したところ、２５℃であった。蓋１０の先端の不可逆性感熱性示温部材８の示温状態を観察したところ、４０℃示温部は青色に５０℃示温部は赤色に変色し、６０℃示温部は変色していなかった。不可逆性感熱性示温部材８観察時点での膜モジュール内部温度は既に２５℃に低下していたが、過去に最高温度５０℃付近まで温度上昇したことがあることが確認できた。更に詳しく言えば、この不可逆性感熱性示温部材８の変色温度精度が±２℃であることを考慮すると、この膜モジュール内部温度履歴の最高温度は４８℃以上５８℃以下であることがわかった。

本発明の膜モジュールは、使用中および保管中に膜モジュール内部温度が使用可能温度範囲内にあったかどうかを簡便に判別可能なので、性能変化が生じた場合にはその原因の特定および対策の立案において重要な情報を与えることができ、有用である。また、本発明の示温部材に複数段階で示温するものを用いた膜モジュールであれば、単に使用可能温度範囲の上限および／または下限を逸脱しなかったか否かだけでなく、逸脱した場合にはどの程度の逸脱であったかを知ることができるので、性能変化が生じた場合にはその原因の特定および対策の立案において更に重要な情報を与えることができ、更に有用である。

先端に不可逆性感熱性示温部材８を設置した蓋１０の一例を示す模式図である。 端板２の窓９に螺合する蓋１０に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 不可逆性感熱性示温部材８を設置していない蓋１０’の一例を示す模式図である。 胴部１の内面に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の他の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 胴部１の内面の掘り込み部１１に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の他の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 胴部１の内面に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の他の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 端板２の内面に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の他の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 先端に不可逆性感熱性示温部材８を設置した蓋１０”の一例を示す模式図である。 不透明な胴部２が透明で液密な窓９”を有し、端板２に螺合する蓋１０”に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。 端板２に螺合する蓋１０に不可逆性感熱性示温部材８を設置した場合の、本発明の実施形態の他の一例の流体分離膜モジュールを示す模式図である。

符号の説明

１：膜モジュール容器胴部
２、３：膜モジュール容器端板
４：供給流体ノズル
５：濃縮流体ノズル
６：透過流体ノズル
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ：膜エレメント
８：不可逆性感熱性示温部材
９、９’：窓
１０、１０’、１０”：蓋
１１：Ｏリング

Claims (10)

1. 容器の流体が接触する側に不可逆性感熱性示温部材が設置されていることを特徴とする流体分離膜モジュール。
2. 前記不可逆性感熱性示温部材が、色の変化により示温することを特徴とする請求項１に記載の流体分離膜モジュール。
3. 前記不可逆性感熱性示温部材が、着脱自在な部材を介して容器に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体分離膜モジュール。
4. 前記着脱自在な部材が容器を貫く螺合部材であり、容器の外部から抜き出すことができる構造を有することを特徴とする請求項３に記載の流体分離膜モジュール。
5. 前記不可逆性感熱性示温部材が、容器の表面に貼り付けられて設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜モジュール。
6. 前記不可逆性感熱性示温部材が、流体分離膜モジュールの容器の表面近傍に埋め込まれ、示温状態を目視確認できるように透明樹脂で表面を覆われた状態で設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜エレメント。
7. 前記不可逆性感熱性示温部材が、複数段階に示温することを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜モジュール。
8. 前記不可逆性感熱性示温部材が流体分離膜モジュールの使用可能温度範囲上限温度で不可逆的に示温することを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜モジュール。
9. 前記不可逆性感熱性示温部材が流体分離膜モジュールの使用可能温度範囲下限温度で不可逆的に示温することを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜モジュール。
10. 膜モジュールの容器の不透明な外壁に、膜モジュールの外部から前記不可逆性感熱性示温部材の示温状態を確認できる窓が設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体分離膜モジュール。
    

Images