JP2012223725A - ガス溶解液体製造装置及びガス溶解液体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超純水原水を中空糸モジュール[A]に向かって流入させ、分岐部位bにて、小流量の流れと大流量の流れとに分配される。小流量の流れはそのまま中空糸モジュール[A]内の中空糸膜の内部に導かれ、大流量の流れはバイパス管路d1、d2、d3に導かれる。他方、炭酸ガスをガス供給口3から中空糸モジュール[A]内に導き、中空糸を透過し、中空糸内の超純水原水に溶解し、炭酸ガス付加超純水を得る。この際、該装置に導入される超純水の流量が初期の1/2以下となった時点でバイパス管(d)の一つを閉塞させ、次いで、最終的に得られる洗浄液の比抵抗値を追跡しながら、他の開閉バルブを閉塞させる。
【選択図】図1
Description
前記液体供給口に接合され、かつ、分岐部位(b)を有する液体導入管[B]と、
前記液体排出口に接合され、かつ、分岐部位(c)を有する液体排出管[C]と、
液体導入管[B]内を流通する液体が前記中空糸膜モジュール[A]を経由することなく直接前記液体排出管[C]に流入するように前記分岐部位(b)と前記分岐部位(c)とを結節するバイパス部位[D]とを有しており、かつ、該バイパス部位[D]が、並列に複数の流路を形成するように配設された複数のバイパス管(d)により構成されており、かつ、この複数のバイパス管(d)の少なくとも1つが開閉可能な機能を有することを特徴とするガス溶解液体製造装置に関する。
本発明のガス溶解液体製造装置は、前記した通り、ガス供給口、液体供給口、液体排出口を有するハウジング部と、該ハウジング部内に、前記ガス供給口から供給されるガスを前記液体供給口から供給される液体に溶解させることができる様に配設された中空糸膜を有する中空糸膜モジュール[A]と、
前記液体供給口に接合され、かつ、分岐部位(b)を有する液体導入管[B]と、
前記液体排出口に接合され、かつ、分岐部位(c)を有する液体排出管[C]と、
液体導入管[B]内を流通する液体が前記中空糸膜モジュール[A]を経由することなく直接前記液体排出管[C]に流入するように前記分岐部位(b)と前記分岐部位(c)とを結節するバイパス部位[D]とを有しており、かつ、該バイパス部位[D]が、並列に複数の流路を形成するように配設された複数のバイパス管(d)により構成されており、かつ、この複数のバイパス管(d)の少なくとも1つが開閉可能な機能を有することを特徴とするものである。
また、前記バイパス管(d)は、その少なくとも1つが、その内部を流通する液体の断面積(s)と、前記バイパス管(d)の長手方向の一接合点から他接合点までの長さ(l)との比率[(l)/(s)]が5〜100となるように構成されていることがバイパス流路[D]内の圧力損失を適正範囲に調整することが容易なものとなり、好ましい。
また、このポリ(4−メチルペンテン−1)系樹脂からなる不均質膜は、高い気体透過性能を有しつつ膜壁を貫く連通細孔の孔径及びその開孔面積が極めて小さく、従ってポリプロピレンやポリエチレンの微多孔膜に比べ液体蒸気のバリヤー性に極めて優れた性能を有する。
また、中空糸膜モジュール[A]の中空糸の充填率は、中空糸膜モジュール[A]の両末端に位置する封止部9における、ハウジングの内径から算出される断面積に対する中空糸部分の面積(中空糸内部空間部分を含む)割合で30〜50面積%の範囲であることが好ましい。即ち、30面積%以上とすることにより、中空糸内部を流通する液体の流通抵抗が低くなる一方、50面積%以下とすることにより、中空糸同士の接着性が高まり封止部における接着性が良好となり、液漏れ等を効果的に防ぐことができる。
中空糸膜モジュールとしてはポリ−4−メチルペンテン−1を素材とし、内径200[μm]、外径250[μm]の糸を収束させ、ポリプロピレン製のハウジング内に糸の両端を樹脂で固めることにより、0.5[m2]の膜面積を持つ内部灌流型の気体給気用中空糸膜モジュール[A](DIC(株)製「SEPAREL PF−001L」)を用いた。中空糸膜の炭酸ガス透過速度は3.5×10−5[cm3/cm2・sec・cmHg]であった。
分配装置(分岐部位b)の上流側に流量計FI5が設けられ、中空糸膜モジュール[A]と分配装置(分岐部位b)との間の原料液体導入管[B]およびバイパス管路d1、d2、d3にはそれぞれ流量計FI1,FI2,FI3,FI4が設けられている。バイパス管路d1、d2にはそれぞれ自動弁M1、M2が設けられている。中空糸膜モジュール[A]の中央部にはガス供給口3が設けられ、ここに炭酸ガス供給管[E]が接続される。炭酸ガス供給管[E]の途中にはガス圧力調圧弁M3が設けられている。ガス給気口3とガス圧力調圧弁M3との間の液体排出管[C]には炭酸ガス圧力計PIが設けられている。
中空糸膜モジュールとしてはポリ−4−メチルペンテン−1を素材とし、内径200[μm]、外径250[μm]の糸を収束させ、ポリプロピレン製のハウジング内に糸の両端を樹脂で固めることにより、0.5[m2]の膜面積を持つ内部灌流型の気体給気用中空糸膜モジュール[A](DIC(株)製「SEPAREL PF−001L」)を得た。中空糸膜の炭酸ガス透過速度は3.5×10−5[cm3/cm2・sec・cmHg]であった。
図4は当該中空糸膜モジュール[A]を組み込んだ比較例1の装置の模式図である。
比較例1の装置は、中空糸膜モジュール[A]が原料液体導入管[B]と液体排出管[C]との間に設けられている。
中空糸膜モジュール[A]の上流側では、バイパス管路[D]の一端が分配装置(分岐点b)を介して原料液体導入管[B]に接続している。バイパス管路[D]の他端は、中空糸膜モジュール[A]の下流側で合流装置(分岐点c)を介して液体排出管[C]に接続している。分配装置(分岐部位b)の上流側に流量計FI5が設けられ、中空糸膜モジュール[A]と分配装置(分岐点b)との間の原料液体導入管[B]およびバイパス管路[D]にはそれぞれ流量計FI1、FI2が設けられている。中空糸膜モジュール[A]の中央部にはガス供給口3が設けられ、ここに炭酸ガス導入管[E]が接続される。炭酸ガス導入管[E]の途中には調圧弁M3が設けられている。ガス給気口3と調圧弁M3との間の炭酸ガス流路には炭酸ガス圧力計PIが設けられている。
図4の装置を用いて、超純水全体の流量を変動させて比抵抗調整超純水の比抵抗値を測定した。図5に本装置による比抵抗値変化の結果を示す。超純水流量が5L/min以下に変動すると、比抵抗値が急激に上昇する傾向が確認された。
[B]:原料液体導入管
(b):分岐部位
[C]:液体排出管
(c):分岐部位
[D]:バイパス流路
(d):バイパス管
[E]:ガス供給管
1:液体供給口
2:液体排出口
3:ガス供給口
4:ガス排出口
5:空間部
6:空間部
7:中空糸
8:ハウジング
9:封止部
M1:自動弁
M2:自動弁
M3:ガス圧力調圧弁
PI:ガス圧力計
FI1:流量計
FI2:流量計
FI3:流量計
FI4:流量計
FI5:流量計
Claims (6)
- ガス供給口、液体供給口、液体排出口を有するハウジング部と、該ハウジング部内に、前記ガス供給口から供給されるガスを前記液体供給口から供給される液体に溶解させることができる様に配設された中空糸膜を有する中空糸膜モジュール[A]と、
前記液体供給口に接合され、かつ、分岐部位(b)を有する液体導入管[B]と、
前記液体排出口に接合され、かつ、分岐部位(c)を有する液体排出管[C]と、
液体導入管[B]内を流通する液体が前記中空糸膜モジュール[A]を経由することなく直接前記液体排出管[C]に流入するように前記分岐部位(b)と前記分岐部位(c)とを結節するバイパス部位[D]とを有しており、かつ、該バイパス部位[D]が、並列に複数の流路を形成するように配設された複数のバイパス管(d)により構成されており、かつ、この複数のバイパス管(d)の少なくとも1つが開閉可能な機能を有することを特徴とするガス溶解液体製造装置。 - 前記液体導入管[B]内を流通し、前記中空糸膜モジュール[A]内に流入する流量(1)と、前記液体導入管[B]中の分岐部位(b)から分岐して前記バイパス流路[D]内に流入する流量(2)との分配比率[(1)/(2)]が質量基準で、1/5000〜1/2の範囲となるように調整可能な調整機構を有するものである請求項1記載のガス溶解液体製造装置。
- 前記バイパス管(d)の少なくとも1つが、その内部を流通する液体の断面積(s)と、前記バイパス管(d)の長手方向の一接合点から他接合点までの長さ(l)との比率[(l)/(s)]が5〜100となるように構成されていることを特徴とするガス溶解液体製造装置。
- 前記バイパス部位[D]が、3〜5本の並行するバイパス管(d)から構成されており、そのうち1本のバイパス管(d’)が、長手方向の一接合点から他接合点までの長さ(l)との比率[(l)/(s)]が5〜100となるものであり、かつ、他のバイパス管(d)が開閉バルブを有するものである請求項3記載のガス溶解液体製造装置。
- 請求項1〜4の何れか1つに記載のガス溶解液体製造装置を用い、該装置の液体導入管[B]から原料液体を導入し、質量基準でその1/5000乃至1/2の量を液体供給口から中空糸膜モジュール[A]内に流通させ、残余の液体をバイパス部位[D]に流通させ、かつ、前記中空糸膜モジュール[A]中のガス供給口からガスを供給すると共に、該装置に導入される原料液体の流量が初期の1/2以下となった時点でバイパス管(d)の一つを閉塞させることを特徴とするガス溶解液体の製造方法。
- 前記ガス溶解液体製造装置が、3〜5本の並行するバイパス管(d)を有し、そのうちの1本を除く他のバイパス管に開閉バルブが配設され、かつ、該装置に導入される原料液体の流量が初期の1/2以下となった時点でバイパス管(d)の一つを閉塞させ、次いで、最終的に得られる洗浄液の比抵抗値を追跡しながら、他の開閉バルブを閉塞させ、更に、必要により更に同様にして順次バイパス管の閉塞を行う請求項5記載のガス溶解液体の製造方法。
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