JP7409500B2 - 比抵抗値調整装置及び比抵抗値調整方法 - Google Patents

比抵抗値調整装置及び比抵抗値調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、液体の比抵抗値を調整する比抵抗値調整装置及び比抵抗値調整方法に関する。
半導体又は液晶の製造工程では、超純水を使用して基板を洗浄する。この場合、超純水の比抵抗値が高いと、静電気が発生する。これにより、絶縁破壊して、又は微粒子が再付着して、製品歩留まりに著しく悪影響を及ぼす。このような問題を解決するために、疎水性の中空糸膜モジュールを用いた方法が提案されている。この方法は、中空糸膜モジュールを用いて超純水中に炭酸ガス又はアンモニアガス等のガスを溶解させる。すると、解離平衡によりイオンが発生し、この発生したイオンにより超純水の比抵抗値が低下する。
また、基板の洗浄、ダイシング等の工程では、超純水の流動変動が激しい。そこで、特許文献１では、流量が変動しても比抵抗値を安定させる技術が提案されている。特許文献１に記載された技術では、小流量のガス付加超純水を生成する中空糸膜モジュールと、大流量の超純水を通過させるバイパス管と、を設ける。そして、生成されたガス付加超純水とバイパス管を通過した超純水とを合流する。これにより、容易に超純水の比抵抗値を調整できる。
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、超純水が低流量になると、中空糸膜モジュールをバイパスする超純水の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される超純水の流量が低下して、超純水の比抵抗値が上昇する場合がある。そこで、特許文献２技術では、複数のバイパス管を設け、１又は複数のバイパス管にシャット弁を設ける技術が提案されている。特許文献２に記載された技術では、超純水の流量が低下すると、一部又は全部のシャット弁を閉める。これにより、超純水が低流量になっても、中空糸膜モジュールをバイパスする超純水の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される超純水の流量が低下するのを抑制できるため、超純水の比抵抗値が上昇するのを抑制できる。
特許第３９５１３８５号公報 特開２０１２－２２３７２５号公報
しかしながら、特許文献２に記載された技術では、超純水の流量に応じて複数のバイパス管に取り付けられたシャット弁を開閉する制御を行う必要があるため、装置が複雑になってコストが高くなるという問題がある。また、特許文献２に記載された技術では、供給される流量が変わると、シャット弁の開閉に伴いバイパス管の圧力損失が急激に変わるという問題もある。
そこで、本発明は、簡易な構成で、供給される液体が低流量になっても液体の比抵抗値が上昇するのを抑制できる比抵抗値調整装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る比抵抗値調整装置は、中空糸膜により、比抵抗値を調整する液体が供給される液相側領域と比抵抗値を調整する調整ガスが供給される気相側領域とに分けられた中空糸膜モジュールと、液相側領域に液体を供給するために液相側領域に連通された液体供給管と、液相側領域から液体を排出するために液相側領域に連通された液体排出管と、気相側領域に調整ガスを供給するために気相側領域に連通されたガス供給管と、気相側領域から調整ガスを排出するために気相側領域に連通されたガス排出管と、中空糸膜モジュールをバイパスするように液体供給管及び液体排出管に連通されたバイパス管と、バイパス管に設けられて、液体供給管側と液体排出管側との差圧に応じて流路の開度が変わる第一逆止弁と、を備える。
この比抵抗値調整装置では、バイパス管に、液体供給管側と液体排出管側との差圧に応じて流路の開度が変わる第一逆止弁が設けられている。供給される液体の流量が小さくなると、液体供給管側と液体排出管側との差圧が小さくなるため、第一逆止弁の開度が小さくなる。第一逆止弁の開度が小さくなると、バイパス管を流れる液体の圧力損失大きくなるため、中空糸膜モジュールをバイパスする液体の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される液体の流量が低下するのが抑制される。これにより、特許文献２に記載された技術に比べて簡易な構成で、供給される液体が低流量になっても液体の比抵抗値が上昇するのを抑制できる。しかも、液体供給管側と液体排出管側との差圧に基づいて第一逆止弁の開度が変わるため、供給される流量が変わっても、特許文献２に記載された技術に比べてバイパス管の圧力損失が急激に変わるのを抑制できる。
一実施形態として、第一逆止弁では、液体供給管側と液体排出管側との差圧が第一作動開始圧以下になると、第一逆止弁の流路が狭くなり始めてもよい。供給される液体の流量が大きい場合は、中空糸膜モジュールをバイパスする液体の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される液体の流量が低下する問題は生じない。また、供給される液体の流量が大きい場合は、第一逆止弁の液体供給管側と液体排出管側との差圧が大きい。この比抵抗値調整装置では、液体供給管側と液体排出管側との差圧が第一作動開始圧以下になると、第一逆止弁の流路が狭くなり始めるため、供給される液体の流量低下に伴う液体の比抵抗値の上昇を効率的に抑制することができる。
また、一実施形態として、第一逆止弁は、液体排出管側に向けられた弁座を有する本体と、弁座の液体排出管側に配置された弁体と、弁体を弁座側に押すスプリングと、を有してもよい。この比抵抗値調整装置では、第一逆止弁が、液体排出管側に向けられた弁座を有する本体と、弁座の液体排出管側に配置された弁体と、弁体を弁座側に押すスプリングと、を有する。このため、液体供給管側と液体排出管側との差圧に応じて、スプリングの伸縮の程度が変わり、これにより弁座と弁体との間の隙間の大きさが変わる。これにより、液体供給管側と液体排出管側との差圧に応じて、流路の開度を適切に変えることができる。
また、一実施形態として、バイパス管は、互いに並列に配置された第一バイパス管及び第二バイパス管を有し、第一逆止弁は、第一バイパス管に配置されて、第二バイパス管に配置されていなくてもよい。この比抵抗値調整装置では、第一逆止弁が第一バイパス管に配置されているため、供給される液体が低流量になっても液体の比抵抗値が上昇するのを抑制できる。一方で、第一逆止弁が第二バイパス管に配置されていないため、第一逆止弁の流路が狭くなった際に、バイパス管を流れる液体の圧力損失が大きくなるのを抑制できる。
また、一実施形態として、液体排出管の、バイパス管が液体排出管に接続される下流側接続部と中空糸膜モジュールとの間に位置する第一上流側液体排出管部に設けられて、中空糸膜モジュール側と中空糸膜モジュールの反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる第二逆止弁を更に備えてもよい。この比抵抗値調整装置では、第一上流側液体排出管部に、中空糸膜モジュール側と中空糸膜モジュールの反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる第二逆止弁が設けられている。このため、第一逆止弁及び第二逆止弁の設定を調整することで、中空糸膜モジュールに供給される液体と中空糸膜モジュールをバイパスする液体との分配比率を調整することができる。
また、一実施形態として、第一逆止弁の流路が閉じる第一クラッキング圧は、第二逆止弁の流路が閉じる第二クラッキング圧と同じであってもよい。この比抵抗値調整装置では、第一逆止弁の流路が閉じる第一クラッキング圧が第二逆止弁の流路が閉じる第二クラッキング圧と同じであるため、中空糸膜モジュールに供給される液体と中空糸膜モジュールをバイパスする液体との分配比率の偏りを抑制できる。
また、一実施形態として、第二逆止弁では、中空糸膜モジュール側と中空糸膜モジュールとは反対側との差圧が第二作動開始圧以下になると、第二逆止弁の流路が狭くなり始めてもよい。供給される液体の流量が大きい場合は、中空糸膜モジュールをバイパスする液体の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される液体の流量が低下する問題は生じない。また、供給される液体の流量が大きい場合は、第二逆止弁の中空糸膜モジュール側と中空糸膜モジュールとは反対側との差圧が大きい。この比抵抗値調整装置では、中空糸膜モジュール側と中空糸膜モジュールとは反対側との差圧が第二作動開始圧以下になると、第二逆止弁の流路が狭くなり始めるため、供給される液体の流量低下に伴う液体の比抵抗値の上昇を効率的に抑制することができる。
また、一実施形態として、液体排出管の、中空糸膜モジュールと第二逆止弁との間に位置する第二上流側液体排出管部と、バイパス管の、バイパス管が液体供給管に接続される上流側接続部と第一逆止弁との間に位置する上流側バイパス管部と、に接続されて、上流側バイパス管部の圧力を第二上流側液体排出管部に伝える圧力伝達管を更に備えてもよい。中空糸膜モジュールをバイパスする液体の流量に対して中空糸膜モジュールに供給される液体の流量が小さくなるように設定した場合、供給される液体が低流量になると、第一逆止弁が流路を開き、第二逆止弁が流路を閉じることがある。このような場合、液体が中空糸膜モジュールに流れなくなるため、液体の比抵抗値を調整することができない。しかしながら、この比抵抗値調整装置では、圧力伝達管により上流側バイパス管部の圧力が第二上流側液体排出管部に伝わることで、第二上流側液体排出管部の圧力と上流側バイパス管部の圧力とが均一化される。このため、第一逆止弁が流路を開き、第二逆止弁が流路を閉じる状態になるのを抑制することができる。
本発明の一側面に係る比抵抗値調整方法は、上記の何れかの比抵抗値調整装置を用いて液体の比抵抗値を調整する。この比抵抗値調整方法では、上述した何れかの比抵抗値調整装置を用いて液体の比抵抗値を調整するため、供給される液体が低流量になっても液体の比抵抗値が上昇するのを抑制できる。
本発明によれば、簡易な構成で、供給される液体が低流量になっても液体の比抵抗値が上昇するのを抑制できる。
第一実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。 第一逆止弁及び第二逆止弁の模式断面図である。 第二実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。 第三実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。 第四実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。 比較例１の比抵抗値調整装置の模式図である。 実施例１の計測結果を示すグラフである。 実施例１の計測結果を示すグラフである。 実施例２の計測結果を示すグラフである。 実施例３の計測結果を示すグラフである。 実施例３の計測結果を示すグラフである。 実施例４の計測結果を示すグラフである。 実施例４の計測結果を示すグラフである。 比較例１の計測結果を示すグラフである。 比較例１の計測結果を示すグラフである。
以下、図面を参照して、実施形態の比抵抗値調整装置及び比抵抗値調整方法について詳細に説明する。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。図１に示すように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ａは、中空糸膜モジュール２と、液体供給管３と、液体排出管４と、ガス供給管５と、ガス排出管６と、バイパス管７と、第一逆止弁８と、を備える。
中空糸膜モジュール２は、比抵抗値を調整する液体Ｌに比抵抗値を調整する調整ガスＧを溶解させる。中空糸膜モジュール２は、複数本の中空糸膜２１と、これらの中空糸膜２１を内部に収容するハウジング２２と、を備える。
液体Ｌとして用いる液体は、特に限定されないが、例えば、半導体、液晶等を洗浄するための純水、超純水とすることができる。通常、純水・超純水の比抵抗値は、０．１ＭΩ・ｃｍ以上である。このため、液体Ｌの比抵抗値は、例えば、０．１ＭΩ・ｃｍ以上、好ましくは１５．０ＭΩ・ｃｍ以上、より好ましくは１７．５ＭΩ・ｃｍ以上の範囲であってよく。また、液体Ｌの比抵抗値の上限値は特に限定されないが、例えば、１８．２４８ＭΩ・ｃｍ以下の範囲であってよい。
液体Ｌの温度は特に限定されないが、例えば、５℃以上、好ましくは１０℃以上、より好ましくは２０℃以上の範囲であってよく、また、６０℃以下、好ましくは４０℃以下、より好ましくは３０℃以下の範囲であってよい。液体Ｌの供給圧力は特に限定されないが、例えば、０．０１ＭＰａ以上、好ましくは０．１ＭＰａ以上、より好ましくは０．２ＰＭａ以上の範囲であってよく、また、１．０ＭＰａ以下、好ましくは０．４ＭＰａ以下、より好ましくは０．３ＭＰａ以下の範囲であってよい。
調整ガスＧとして用いるガスは、特に限定されないが、例えば、炭酸ガス又はアンモニアガスとすることができる。調整ガスＧの温度は特に限定されないが、例えば、０℃以上、好ましくは２０℃以上、より好ましくは２５℃以上の範囲であってよく、また、６０℃以下、好ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下の範囲であってよい。調整ガスＧの供給圧力は特に限定されないが、例えば、０．０１ＭＰａ以上、好ましくは０．０５ＭＰａ以上の範囲であってよく、また、０．５ＭＰａ以下、好ましくは０．２ＭＰａ以下、より好ましくは０．１５ＭＰａ以下の範囲であってよい。
中空糸膜２１は、気体は透過するが液体は透過しない中空糸状の膜である。中空糸膜２１の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されない。ハウジング２２は、中空糸膜２１を内部に収容する密閉容器である。中空糸膜モジュール１の膜面積は、処理流量（液体Ｌの流量）によって適宜調整することができ、特に限定されるものではないが、例えば、０．１ｍ２以上１２０ｍ２以下の範囲であってよい。中空糸膜モジュール１の膜面積の最適値を処理流量によって調整する場合、例えば、一般的な流量処理（例えば、１～１２０Ｌ／ｍｉｎ）の場合は０．１ｍ２以上４．０ｍ２以下の範囲であってよく、より大流量処理（例えば、１２０～４０００Ｌ／ｍｉｎ）の場合は４．０ｍ２以上１２０ｍ２以下の範囲であってよい。
中空糸膜モジュール２は、中空糸膜２１により、液相側領域と、気相側領域と、に分けられる。液相側領域は、中空糸膜モジュール２内の領域のうち、比抵抗値を調整する液体Ｌが供給される領域である。気相側領域は、中空糸膜モジュール２内の領域のうち、比抵抗値を調整する調整ガスＧが供給される領域である。中空糸膜モジュール２の種類としては、内部灌流型及び外部灌流型がある。本実施形態では、内部灌流型及び外部灌流型の何れであってもよい。外部灌流型の中空糸膜モジュール２では、中空糸膜２１の内側（内表面側）が気相側領域となり、中空糸膜２１の外側（外表面側）が液相側領域となる。内部灌流型の中空糸膜モジュール２では、中空糸膜２１の内側（内表面側）が液相側領域となり、中空糸膜２１の外側（外表面側）が気相側領域となる。
ハウジング２２には、液体供給口２２Ａと、液体排出口２２Ｂと、ガス供給口２２Ｃと、ガス排出口２２Ｄと、が形成される。液体供給口２２Ａは、液相側領域に液体Ｌを供給するためにハウジング２２に形成された開口である。液体排出口２２Ｂは、液相側領域から液体Ｌを排出するためにハウジング２２に形成された開口である。ガス供給口２２Ｃは、気相側領域に調整ガスＧを供給するためにハウジング２２に形成された開口である。ガス排出口２２Ｄは、気相側領域から調整ガスＧを排出するためにハウジング２２に形成された開口である。このため、液体供給口２２Ａ及び液体排出口２２Ｂは、液相側領域と連通される。また、ガス供給口２２Ｃ及びガス排出口２２Ｄは、気相側領域と連通される。
液体供給口２２Ａ、液体排出口２２Ｂ、ガス供給口２２Ｃ、及びガス排出口２２Ｄの位置は特に限定されない。但し、ガス排出口２２Ｄは、中空糸膜モジュール２の下部に形成されることが好ましく、気相側領域の最下端に形成されることが更に好ましい。中空糸膜モジュール２の下部とは、比抵抗値調整装置１Ａを設置した際の、中空糸膜モジュール２の鉛直方向における下側の部分をいう。気相側領域の最下端とは、比抵抗値調整装置１Ａを設置した際の、気相側領域の鉛直方向における最下端をいう。
液体供給管３は、液相側領域に連通されて、液相側領域に液体Ｌを供給する。液体供給管３は、内部に流路（不図示）が形成された管状の部材である。液体供給管３は、液体供給口２２Ａに接続される。液体排出管４の素材、特性（硬さ、弾性等）、形状、寸法等は、特に限定されない。
液体排出管４は、液相側領域に連通されて、液相側領域から液体Ｌを排出する。液体排出管４は、内部に流路（不図示）が形成された管状の部材である。液体排出管４は、液体排出口２２Ｂに接続される。液体排出管４の素材、特性（硬さ、弾性等）、形状、寸法等は、特に限定されない。
ガス供給管５は、気相側領域に連通されて、気相側領域に調整ガスＧを供給する。ガス供給管５は、内部に流路（不図示）が形成された管状の部材である。ガス供給管５は、ガス供給口２２Ｃに接続される。ガス供給管５の素材、特性（硬さ、弾性等）、形状、寸法等は、特に限定されない。
ガス供給管５には、圧力調整弁１０と、圧力計Ｐと、が設けられる。圧力調整弁１０は、圧力調整弁１０を通過する調整ガスのガス圧を調整する。つまり、気相側領域における調整ガスＧのガス圧は、圧力調整弁１０により調整される。圧力調整弁１０としては、公知の様々な圧力調整弁を採用することができる。圧力計Ｐは、ガス供給管５を流れる調整ガスＧのガス圧を計測する。圧力計Ｐは、ガス供給管５における圧力計Ｐの下流側、すなわち、圧力計Ｐに対する気相側領域側に設けられる。圧力計Ｐとしては、公知の様々な圧力計を採用することができる。そして、比抵抗値調整装置１Ａを制御する制御部（不図示）は、圧力調整弁１０を通過する調整ガスＧのガス圧、すなわち、気相側領域における調整ガスＧのガス圧が、所定値（又は所定範囲内）となるように、圧力計Ｐで計測した調整ガスＧのガス圧に基づいて圧力調整弁１０を制御する。
ガス排出管６は、気相側領域に連通されて、気相側領域から調整ガスＧを排出する。ガス排出管６は、内部に流路（不図示）が形成された管状の部材である。ガス排出管６は、ガス排出口２２Ｄに接続される。ガス排出管６の素材、特性（硬さ、弾性等）、形状、寸法等は、特に限定されない。
ガス排出管６には、漏出部１１が設けられる。漏出部１１は、気相側領域の調整ガスＧを漏れ出させる。漏出部１１は、内部に細い流路（不図示）が形成された毛細管状の部材である。漏出部１１からは、常時、調整ガスＧが漏れ出る。
バイパス管７は、中空糸膜モジュール２をバイパスするように液体供給管３及び液体排出管４に連通される。バイパス管７は、内部に流路が形成された管状の部材である。バイパス管７の一方端部は、中空糸膜モジュール２の上流側において液体供給管３に接続される。バイパス管７が液体供給管３に接続される部分を、上流側接続部１２という。バイパス管７の他方端部は、中空糸膜モジュール２の下流側において液体排出管４に接続される。バイパス管７が液体排出管４に接続される部分を、下流側接続部１３という。また、下流側接続部１３と中空糸膜モジュール２との間に位置する液体排出管４の部分を、第一上流側液体排出管部４Ａという。
第一上流側液体排出管部４Ａには、流量調整弁９が設けられる。流量調整弁９は、第一上流側液体排出管部４Ａを通過する液体Ｌの流量を調整することで、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌ（バイパス管７に供給される液体Ｌ）との分配比率を調整する。流量調整弁９は、例えば、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌの流量が、中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌの流量に比べて小さくなるように、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌとの分配比率を調整する。流量調整弁９は、液体が通過する流路（不図示）と、当該流路を開閉するとともに当該流路の開度を調整する弁体（不図示）と、を備える。流量調整弁９としては、公知の様々な流量調整弁を採用することができ、例えば、ニードル弁を採用することができる。なお、流量調整弁９は、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌとの分配比率を調整することができれば、如何なる位置に取り付けられてもよい。例えば、流量調整弁９は、上流側接続部１２と中空糸膜モジュール２との間に位置する液体排出管４の部分に取り付けられてもよく、バイパス管７に取り付けられてもよい。
このため、液体供給管３に供給された液体Ｌは、上流側接続部１２において、中空糸膜モジュール２を通って液体排出管４に流れていく液体Ｌと、中空糸膜モジュール２を迂回してバイパス管７から液体排出管４に流れていく液体Ｌと、に分配される。また、上流側接続部１２において分配された液体Ｌは、下流側接続部１３において合流する。なお、中空糸膜モジュール２を通って液体排出管４に流れていく液体Ｌの流量が、中空糸膜モジュール２を迂回して液体排出管４に流れていく液体Ｌの流量よりも大きくなるように、バイパス管７の内径（流路径）等が設定されていてもよい。
第一逆止弁８は、バイパス管７に設けられて、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて流路の開度が変わる逆止弁である。ここで、上流側接続部１２と第一逆止弁８との間に位置するバイパス管７の部分を、上流側バイパス管部７Ａといい、下流側接続部１３と第一逆止弁８との間に位置するバイパス管７の部分を、下流側バイパス管部７Ｂという。上流側バイパス管部７Ａは、第一逆止弁８の液体供給管３側に位置し、下流側バイパス管部７Ｂは、第一逆止弁８の液体排出管４側に位置する。このため、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧は、上流側バイパス管部７Ａ内の液体Ｌの圧力と下流側バイパス管部７Ｂ内の液体Ｌの圧力との差となる。なお、液体Ｌは、液体供給管３側から液体排出管４側に流れていくため、液体排出管４側の圧力よりも液体供給管３側の圧力の方が高くなる。
第一逆止弁８には、第一逆止弁８の流路が閉じる第一クラッキング圧が設定されている。つまり、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一クラッキング圧以下になると、第一逆止弁８の流路が閉じ、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一クラッキング圧より大きくなると、第一逆止弁８の流路が開く。第一クラッキング圧は、所定の圧力値である。第一クラッキング圧は、特に限定されるものではないが、例えば、０．０１ｋＰａ以上、好ましくは０．１ｋＰａ以上、より好ましくは１ｋＰａ以上の範囲であってよく、また、１００ｋＰａ以下、好ましくは５０ｋＰａ以下、より好ましくは２０ｋＰａ以下の範囲であってよい。
また、第一逆止弁８には、第一逆止弁８の流路が狭くなり始める第一作動開始圧が設定されている。つまり、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一作動開始圧より大きいと、第一逆止弁８の流路は全開の状態に保持され、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一作動開始圧以下になると、第一逆止弁８の流路が狭くなる。第一作動開始圧は、所定の圧力値である。第一作動開始圧は、特に限定されるものではないが、例えば、１ｋＰａ以上、好ましくは５ｋＰａ以上、より好ましくは１０ｋＰａ以上の範囲であってよく、また、２００ｋＰａ以下、好ましくは１５０ｋＰａ以下、より好ましくは１００ｋＰａ以下の範囲であってよい。
第一逆止弁８が全開した際の流路の断面積は、特に限定されないが、例えば、１／１６インチ以上、好ましくは１／８インチ以上の範囲であってよく、また、２インチ以下、好ましくは１インチ以下の範囲であってよい。
第一逆止弁８のＣｖ値は、特に限定されないが、例えば、０．１以上１０以下の範囲である。Ｃｖ値は、第一逆止弁８の全開時における単位時間あたりに第一逆止弁８を通過する液体Ｌの体積（流量）である。
第一逆止弁８は、例えば、図２に示すように、本体８１と、弁体８２と、スプリング８３と、を備えてもよい。本体８１は、バイパス管７の流路と連通されて液体Ｌが流通する流路８５と、流路８５の一部を形成して弁体８２の座面となる弁座８６と、を有している。弁座８６は、液体Ｌの流れ方向における液体排出管４側（下流側バイパス管部７Ｂ側）に向けられている。つまり、弁座８６は、液体排出管４側（下流側バイパス管部７Ｂ側）に向かって広がる漏斗状（円錐台状、テーパ面状）に形成されている。弁体８２は、本体８１の流路８５における、弁座８６の液体排出管４側（下流側バイパス管部７Ｂ側）に配置されている。弁体８２は、弁座８６に密接して流路８５を閉じることができるように、弁座８６に対向する外周面に形成された溝と、当該溝に嵌め込まれたＯリングと、を有している。スプリング８３は、弁体８２を弁座８６側に押す部材である。そして、スプリング８３は、本体８１に固定された支持部材８７に対して弁体８２を弁座８６側に押すように、圧縮された状態で、弁体８２と支持部材８７との間に挿入されている。この場合、第一逆止弁８の流路８５が閉じる第一クラッキング圧、及び第一逆止弁８の流路が狭くなり始める第一作動開始圧は、スプリング８３のばね乗数等により決まる。
このように構成される第一逆止弁８では、比抵抗値調整装置１Ａに供給される液体Ｌの流量が大きく、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一逆止弁８の第一作動開始圧より大きい場合は、第一逆止弁８の流路が全開となる。この状態を、全開状態という。全開状態では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が変わっても、第一逆止弁８の流路は広くも狭くもならない。図２に示す第一逆止弁８では、スプリング８３が縮んで、第一逆止弁８の流路８５が全開となった状態が、全開状態となる。
また、比抵抗値調整装置１Ａに供給される液体Ｌの流量が小さくなって、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一逆止弁８の第一作動開始圧以下になると、第一逆止弁８の流路が狭くなり始める。この状態を、半開状態という。図２に示す第一逆止弁８では、スプリング８３が全開状態よりも伸びて、流路８５が開いた状態を維持しつつ、弁体８２が弁座８６に近づいた状態が、半開状態となる。半開状態では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて、第一逆止弁８の流路の開度が変わる。つまり、半開状態では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が小さいほど、第一逆止弁８の流路が狭くなり、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が大きいほど、第一逆止弁８の流路が広くなる。
また、比抵抗値調整装置１Ａに供給される液体Ｌの流量が更に小さくなって、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一逆止弁８の第一クラッキング圧以下になると、第一逆止弁８の流路が閉じる。この状態を、閉状態という。図２に示す第一逆止弁８では、スプリング８３が伸びて、弁体８２が弁座８６に密接して、流路８５が閉じた状態が、閉状態となる。
次に、比抵抗値調整装置１Ａにより液体Ｌの比抵抗値を調整する方法について説明する。
この方法では、液相側領域に液体Ｌを通過させながら気相側領域に調整ガスを通過させて、液体Ｌに調整ガスＧを溶解させる。そして、調整ガスＧが溶解された液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスさせた液体Ｌとを混合させて、液体Ｌの比抵抗値を調整する。
具体的に説明すると、液体供給管３に液体Ｌを供給し、ガス供給管５に調整ガスＧを供給する。すると、液体Ｌは、液体供給管３から中空糸膜モジュール２の液相側領域に供給されて、液体排出管４に排出される。また、液体Ｌは、上流側接続部１２において液体供給管３から分岐し、中空糸膜モジュール２を迂回するようにバイパス管７を通って、液体排出管４に排出される。調整ガスＧは、ガス供給管５から中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給されて、ガス排出管６に排出される。中空糸膜モジュール２では、気相側領域に供給された調整ガスＧは、中空糸膜２１を透過することにより、液相側領域に供給された液体Ｌに溶解される。
このとき、第一逆止弁８では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて流路の開度が変わる。例えば、供給される液体Ｌの流量が大きくなって、第一逆止弁８の液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が大きくなると、第一逆止弁８の流路が広くなる。一方、供給される液体Ｌの流量が小さくなって、第一逆止弁８の液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が小さくなると、第一逆止弁８の流路が狭くなる。そして、中空糸膜モジュール２により調整ガスＧが溶解された液体Ｌと、バイパス管７を通過した液体Ｌとは、下流側接続部１３において混合される。これにより、液体Ｌの流量に関わらず、液体Ｌの比抵抗値を容易に調整できる。
このように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ａでは、バイパス管７に、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて流路の開度が変わる第一逆止弁８が設けられている。供給される液体Ｌの流量が小さくなると、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が小さくなるため、第一逆止弁８の開度が小さくなる。第一逆止弁８の開度が小さくなると、バイパス管７を流れる液体Ｌの圧力損失大きくなるため、中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌの流量に対して中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌの流量が低下するのが抑制される。これにより、特許文献２に記載された技術に比べて簡易な構成で、供給される液体Ｌが低流量になっても液体Ｌの比抵抗値が上昇するのを抑制できる。しかも、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に基づいて第一逆止弁８の開度が変わるため、供給される流量が変わっても、特許文献２に記載された技術に比べてバイパス管７の圧力損失が急激に変わるのを抑制できる。
ところで、供給される液体Ｌの流量が大きい場合は、中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌの流量に対して中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌの流量が低下する問題は生じない。また、供給される液体Ｌの流量が大きい場合は、第一逆止弁８の液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が大きい。この比抵抗値調整装置１Ａでは、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が第一作動開始圧以下になると、第一逆止弁８の流路が狭くなり始めるため、供給される液体Ｌの流量低下に伴う液体Ｌの比抵抗値の上昇を効率的に抑制することができる。
また、比抵抗値調整装置１Ａでは、第一逆止弁８が、液体排出管４側に向けられた弁座８６を有する本体８１と、弁座８６の液体排出管４側に配置された弁体８２と、弁体８２を弁座８６側に押すスプリング８３と、を有する。このため、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて、スプリング８３の伸縮の程度が変わり、これにより弁座８６と弁体８２との間の隙間の大きさが変わる。これにより、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて、流路の開度を適切に変えることができる。
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態は、基本的に第一実施形態と同様であり、バイパス管が第一バイパス管及び第二バイパス管を有する点で、第一実施形態と相違する。このため、以下では、第一実施形態と相違する事項のみを説明し、第一実施形態と同様の事項の説明を省略する。
図３は、第二実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。図３に示すように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ｂは、中空糸膜モジュール２と、液体供給管３と、液体排出管４と、ガス供給管５と、ガス排出管６と、バイパス管７と、第一逆止弁８と、を備える。バイパス管７は、互いに並列に配置された第一バイパス管７１及び第二バイパス管７２を有する。
第一バイパス管７１と第二バイパス管７２とは、上流側接続部１２と下流側接続部１３との間の全ての領域で互いに並列に配置されていてもよく、上流側接続部１２と下流側接続部１３との間の一部の領域で互いに並列に配置されていてもよい。本実施形態では、一例として、第一バイパス管７１と第二バイパス管７２とが、上流側接続部１２と下流側接続部１３との間の一部の領域で互いに並列に配置されているものとして説明する。
第一バイパス管７１及び第二バイパス管７２は、基本的に第一実施形態のバイパス管７と同じであるが、第一逆止弁８は、第一バイパス管７１に配置されているが、第二バイパス管７２に配置されていない。このため、第一バイパス管７１に供給された液体Ｌは、第一逆止弁８を通って液体排出管４に流れていくが、第二バイパス管７２に供給された液体Ｌは、第一逆止弁８を通らずに液体排出管４に流れていく。
次に、比抵抗値調整装置１Ｂにより液体Ｌの比抵抗値を調整する方法について説明する。
この方法では、液相側領域に液体Ｌを通過させながら気相側領域に調整ガスを通過させて、液体Ｌに調整ガスＧを溶解させる。そして、調整ガスＧが溶解された液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスさせた液体Ｌとを混合させて、液体Ｌの比抵抗値を調整する。
具体的に説明すると、液体供給管３に液体Ｌを供給し、ガス供給管５に調整ガスＧを供給する。すると、液体Ｌは、液体供給管３から中空糸膜モジュール２の液相側領域に供給されて、液体排出管４に排出される。また、液体Ｌは、上流側接続部１２において液体供給管３から分岐し、中空糸膜モジュール２を迂回するように第一バイパス管７１又は第二バイパス管７２を通って、液体排出管４に排出される。調整ガスＧは、ガス供給管５から中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給されて、ガス排出管６に排出される。中空糸膜モジュール２では、気相側領域に供給された調整ガスＧは、中空糸膜２１を透過することにより、液相側領域に供給された液体Ｌに溶解される。
このとき、第一バイパス管７１に設けられている第一逆止弁８では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて、つまり、供給される液体Ｌの流量に応じて、流路の開度が変わる。そして、中空糸膜モジュール２により調整ガスＧが溶解された液体Ｌと、第一バイパス管７１又は第二バイパス管７２を通過した液体Ｌとは、下流側接続部１３において混合される。これにより、液体Ｌの流量に関わらず、液体Ｌの比抵抗値を容易に調整できる。
このように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ｂでは、第一逆止弁８が第一バイパス管７１に配置されているため、供給される液体Ｌが低流量になっても液体Ｌの比抵抗値が上昇するのを抑制できる。一方で、第一逆止弁８が第二バイパス管７２に配置されていないため、第一逆止弁８の流路が狭くなった際に、バイパス管７（第一バイパス管７１及び第二バイパス管７２）を流れる液体Ｌの圧力損失が大きくなるのを抑制できる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態は、基本的に第一実施形態と同様であり、第二逆止弁が設けられている点で、第一実施形態と相違する。このため、以下では、第一実施形態と相違する事項のみを説明し、第一実施形態と同様の事項の説明を省略する。
図４は、第三実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。図４に示すように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ｃは、中空糸膜モジュール２と、液体供給管３と、液体排出管４と、ガス供給管５と、ガス排出管６と、バイパス管７と、第一逆止弁８と、第二逆止弁１４と、を備える。
第二逆止弁１４は、第一上流側液体排出管部４Ａに設けられて、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる逆止弁である。ここで、中空糸膜モジュール２と第二逆止弁１４との間に位置する第一上流側液体排出管部４Ａの部分を、第二上流側液体排出管部４Ｂといい、下流側接続部１３と第二逆止弁１４との間に位置する第一上流側液体排出管部４Ａの部分を、第三上流側液体排出管部４Ｃという。第二上流側液体排出管部４Ｂは、第二逆止弁１４の中空糸膜モジュール２側に位置し、第三上流側液体排出管部４Ｃは、第二逆止弁１４の液体排出管４側に位置する。このため、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧は、第二上流側液体排出管部４Ｂ内の液体Ｌの圧力と第三上流側液体排出管部４Ｃ内の液体Ｌの圧力との差となる。なお、液体Ｌは、中空糸膜モジュール２側から液体排出管４側に流れていくため、中空糸膜モジュール２の反対側の圧力よりも中空糸膜モジュール２側の圧力の方が高くなる。
第二逆止弁１４には、第二逆止弁１４の流路が閉じる第二クラッキング圧が設定されている。つまり、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が第二クラッキング圧以下になると、第二逆止弁１４の流路が閉じ、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が第二クラッキング圧より大きくなると、第二逆止弁１４の流路が開く。第二クラッキング圧は、所定の圧力値である。第二クラッキング圧は、第一逆止弁８の流路が閉じる第一クラッキング圧と同じであってもよい。第二クラッキング圧は、特に限定されるものではないが、例えば、０．０１ｋＰａ以上、好ましくは０．１ｋＰａ以上、より好ましくは１ｋＰａ以上の範囲であってよく、また、１００ｋＰａ以下、好ましくは５０ｋＰａ以下、より好ましくは２０ｋＰａ以下までの範囲であってよい。
また、第二逆止弁１４には、第二逆止弁１４の流路が狭くなり始める第二作動開始圧が設定されている。つまり、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が第二作動開始圧より大きいと、第二逆止弁１４の流路は全開の状態に保持され、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が第二作動開始圧以下になると、第二逆止弁１４の流路が狭くなる。第二作動開始圧は、所定の圧力値である。第二作動開始圧は、第一逆止弁８の流路が狭くなり始める第一作動開始圧と同じであってもよい。第二作動開始圧は、特に限定されるものではないが、例えば、１ｋＰａ以上、好ましくは５ｋＰａ以上、より好ましくは１０ｋＰａ以上の範囲であってよく、また、２００ｋＰａ以下、好ましくは１５０ｋＰａ以下、より好ましくは１００ｋＰａ以下の範囲であってよい。
なお、第二逆止弁１４が全開した際の流路の断面積、第二逆止弁１４における液体Ｌの圧力損失等は、第一逆止弁８と同じにしてもよい。
第二逆止弁１４は、例えば、図２に示すように、本体１４１と、弁体１４２と、スプリング１４３と、を備えてもよい。本体１４１は、第一上流側液体排出管部４Ａの流路と連通されて液体Ｌが流通する流路１４５と、流路１４５の一部を形成して弁体１４２の座面となる弁座１４６と、を有している。弁座１４６は、液体Ｌの流れ方向における第三上流側液体排出管部４Ｃ側に向けられている。つまり、弁座１４６は、第三上流側液体排出管部４Ｃ側に向かって広がる漏斗状（円錐台状、テーパ面状）に形成されている。弁体１４２は、本体１４１の流路１４５における、弁座１４６の第三上流側液体排出管部４Ｃ側に配置されている。弁体１４２は、弁座１４６に密接して流路１４５を閉じることができるように、弁座１４６に対向する外周面に形成された溝と、当該溝に嵌め込まれたＯリングと、を有している。スプリング１４３は、弁体１４２を弁座１４６側に押す部材である。そして、スプリング１４３は、弁体１４２と本体１４１に固定された支持部材１４７に対して弁体１４２を弁座１４６側に押すように、圧縮された状態で、弁体１４２と支持部材１４７との間に挿入されている。この場合、第二逆止弁１４の流路１４５が閉じる第二クラッキング圧、及び第二逆止弁１４の流路が狭くなり始める第二作動開始圧は、スプリング１４３のばね乗数等により決まる。
次に、比抵抗値調整装置１Ｃにより液体Ｌの比抵抗値を調整する方法について説明する。
この方法では、液相側領域に液体Ｌを通過させながら気相側領域に調整ガスを通過させて、液体Ｌに調整ガスＧを溶解させる。そして、調整ガスＧが溶解された液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスさせた液体Ｌとを混合させて、液体Ｌの比抵抗値を調整する。
具体的に説明すると、液体供給管３に液体Ｌを供給し、ガス供給管５に調整ガスＧを供給する。すると、液体Ｌは、液体供給管３から中空糸膜モジュール２の液相側領域に供給されて、液体排出管４に排出される。また、液体Ｌは、上流側接続部１２において液体供給管３から分岐し、中空糸膜モジュール２を迂回するようにバイパス管７を通って、液体排出管４に排出される。調整ガスＧは、ガス供給管５から中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給されて、ガス排出管６に排出される。中空糸膜モジュール２では、気相側領域に供給された調整ガスＧは、中空糸膜２１を透過することにより、液相側領域に供給された液体Ｌに溶解される。
このとき、バイパス管７に設けられている第一逆止弁８では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて流路の開度が変わる。例えば、供給される液体Ｌの流量が大きくなって、第一逆止弁８の液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が大きくなると、第一逆止弁８の流路が広くなる。一方、供給される液体Ｌの流量が小さくなって、第一逆止弁８の液体供給管３側と液体排出管４側との差圧が小さくなると、第一逆止弁８の流路が狭くなる。
また、第一上流側液体排出管部４Ａに設けられている第二逆止弁１４でも、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる。例えば、供給される液体Ｌの流量が大きくなって、第二逆止弁１４の中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が大きくなると、第二逆止弁１４の流路が広くなる。一方、供給される液体Ｌの流量が小さくなって、第二逆止弁１４の中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧が小さくなると、第二逆止弁１４の流路が狭くなる。
そして、中空糸膜モジュール２により調整ガスＧが溶解された液体Ｌと、バイパス管７を通過した液体Ｌとは、下流側接続部１３において混合される。これにより、液体Ｌの流量に関わらず、液体Ｌの比抵抗値を容易に調整できる。
このように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ｃでは、第一上流側液体排出管部４Ａに、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる第二逆止弁１４が設けられている。このため、第一逆止弁８及び第二逆止弁１４の設定を調整することで、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌとの分配比率を調整することができる。
また、比抵抗値調整装置１Ｃでは、第一逆止弁８の流路が閉じる第一クラッキング圧が第二逆止弁１４の流路が閉じる第二クラッキング圧と同じであるため、中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌとの分配比率の偏りを抑制できる。
ところで、供給される液体Ｌの流量が大きい場合は、中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌの流量に対して中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌの流量が低下する問題は生じない。また、供給される液体Ｌの流量が大きい場合は、第二逆止弁１４の中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２とは反対側との差圧が大きい。比抵抗値調整装置１Ｃでは、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュールと２は反対側との差圧が第二作動開始圧以下になると、第二逆止弁１４の流路が狭くなり始めるため、供給される液体Ｌの流量低下に伴う液体Ｌの比抵抗値の上昇を効率的に抑制することができる。
［第四実施形態］
次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態は、基本的に第三実施形態と同様であり、圧力伝達管が設けられている点で、第三実施形態と相違する。このため、以下では、第三実施形態と相違する事項のみを説明し、第三実施形態と同様の事項の説明を省略する。
図５は、第四実施形態の比抵抗値調整装置の模式図である。図５に示すように、本実施形態の比抵抗値調整装置１Ｄは、中空糸膜モジュール２と、液体供給管３と、液体排出管４と、ガス供給管５と、ガス排出管６と、バイパス管７と、第一逆止弁８と、第二逆止弁１４と、圧力伝達管１５と、を備える。
圧力伝達管１５は、内部に流路が形成された管状の部材である。圧力伝達管１５の一方端部は、第二上流側液体排出管部４Ｂに接続される。圧力伝達管１５の他方端部は、上流側バイパス管部７Ａに接続される。つまり、圧力伝達管１５は、第二上流側液体排出管部４Ｂと上流側バイパス管部７Ａとに連通されて、上流側バイパス管部７Ａの圧力を第二上流側液体排出管部４Ｂに伝える。この場合、圧力伝達管１５は、上流側バイパス管部７Ａの圧力を第二上流側液体排出管部４Ｂに伝えるが、上流側バイパス管部７Ａと第二上流側液体排出管部４Ｂとの間の液体Ｌの流通を少なくすることが好ましい。このため、圧力伝達管１５の断面積は、上流側バイパス管部７Ａ又は第二上流側液体排出管部４Ｂの断面積よりも小さいことが好ましい。なお、圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの断面積は、圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの流路と直交する断面の面積であって、圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの最も小さい断面積である。
圧力伝達管１５は、上流側バイパス管部７Ａの圧力を第二上流側液体排出管部４Ｂに伝えることができれば、如何なる構成であってもよい。
圧力伝達管１５の断面積は、例えば、上流側バイパス管部７Ａ又は第二上流側液体排出管部４Ｂの断面積の０．２倍であってもよく、０．０４倍であってもよく、０．００８倍であってもよい。また、圧力伝達管１５の断面積は、例えば、１．５ｍｍ２であってもよく、３．０ｍｍ２であってもよく、１０ｍｍ２であってもよい。
圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ、第二上流側液体排出管部４Ｂが円管状である場合は、圧力伝達管１５の内径は、例えば、上流側バイパス管部７Ａ又は第二上流側液体排出管部４Ｂの内径の０．５倍であってもよく、０．２倍であってもよく、０．０９倍であってもよい。また、圧力伝達管１５の内径は、例えば、２．０ｍｍであってもよく、３．０ｍｍであってもよく、４．０ｍｍであってもよい。圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの内径は、圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの流路と直交する断面の内径であって、圧力伝達管１５、上流側バイパス管部７Ａ及び第二上流側液体排出管部４Ｂのそれぞれの最も小さい内径である。
次に、比抵抗値調整装置１Ｄにより液体Ｌの比抵抗値を調整する方法について説明する。
この方法では、液相側領域に液体Ｌを通過させながら気相側領域に調整ガスを通過させて、液体Ｌに調整ガスＧを溶解させる。そして、調整ガスＧが溶解された液体Ｌと中空糸膜モジュール２をバイパスさせた液体Ｌとを混合させて、液体Ｌの比抵抗値を調整する。
具体的に説明すると、液体供給管３に液体Ｌを供給し、ガス供給管５に調整ガスＧを供給する。すると、液体Ｌは、液体供給管３から中空糸膜モジュール２の液相側領域に供給されて、液体排出管４に排出される。また、液体Ｌは、上流側接続部１２において液体供給管３から分岐し、中空糸膜モジュール２を迂回するようにバイパス管７を通って、液体排出管４に排出される。調整ガスＧは、ガス供給管５から中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給されて、ガス排出管６に排出される。中空糸膜モジュール２では、気相側領域に供給された調整ガスＧは、中空糸膜２１を透過することにより、液相側領域に供給された液体Ｌに溶解される。
このとき、圧力伝達管１５が、第一逆止弁８の上流側に配置される第二上流側液体排出管部４Ｂと、第二逆止弁１４の上流側に配置される上流側バイパス管部７Ａと、に接続されている。このため、第一逆止弁８の液体供給管３側の圧力と、第二逆止弁１４の中空糸膜モジュール２側の圧力とが、均一化される。そして、バイパス管７に設けられている第一逆止弁８では、液体供給管３側と液体排出管４側との差圧に応じて流路の開度が変わり、第一上流側液体排出管部４Ａに設けられている第二逆止弁１４でも、中空糸膜モジュール２側と中空糸膜モジュール２の反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる。
そして、中空糸膜モジュール２により調整ガスＧが溶解された液体Ｌと、バイパス管７を通過した液体Ｌとは、下流側接続部１３において混合される。これにより、液体Ｌの流量に関わらず、液体Ｌの比抵抗値を容易に調整できる。
ここで、中空糸膜モジュール２をバイパスする液体Ｌの流量に対して中空糸膜モジュール２に供給される液体Ｌの流量が小さくなるように設定した場合、供給される液体Ｌが低流量になると、第一逆止弁８が流路を開き、第二逆止弁１４が流路を閉じることがある。このような場合、液体Ｌが中空糸膜モジュール２に流れなくなるため、液体Ｌの比抵抗値を調整することができない。
しかしながら、本実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｄでは、圧力伝達管１５により上流側バイパス管部７Ａの圧力が第二上流側液体排出管部４Ｂに伝わることで、第二上流側液体排出管部４Ｂの圧力と上流側バイパス管部７Ａの圧力とが均一化される。このため、第一逆止弁８が流路を開き、第二逆止弁１４が流路を閉じる状態になるのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、第一逆止弁及び第二逆止弁の具体的な例を挙げて説明したが、第一逆止弁及び第二逆止弁は、上流側と下流側との差圧に応じて流路の開度が変わる弁であれば、如何なる構成のものを採用してもよい。
また、バイパス管、第一バイパス管、及び第二バイパス管のそれぞれは、１本で構成されていてもよく、複数本で構成されていてもよい。例えば、第一実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ａ、第三実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｃ、及び第四実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｄでは、第一逆止弁８が設けられるバイパス管７が、互いに並列に配置された複数本の管で構成されていてもよい。また、第二実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｂでは、第一逆止弁８が設けられる第一バイパス管７１が、互いに並列に配置された複数本で構成されていてもよく、第一逆止弁８が設けられない第二バイパス管７２が、互いに並列に配置された複数本の管で構成されていてもよい。
また、上記の各実施形態は、その一部または全部を適宜組み合わせてもよい。例えば、第二実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｂの、第一逆止弁８が設けられる第一バイパス管７１及び第一逆止弁８が設けられない第二バイパス管７２の構成を、第三実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｃ、及び第四実施形態に係る比抵抗値調整装置１Ｄに適用してもよい。
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（比較例１）
比較例１では、図６に示す比抵抗値調整装置１０１を用いて、液体Ｌの比抵抗値を調整した。比較例１の比抵抗値調整装置１０１は、基本的に第一実施形態と同様であり、第一逆止弁が設けられていない点のみ、図１に示す第一実施形態の比抵抗値調整装置１Ａと相違する。
液体供給管３に供給する液体Ｌとしては、２５℃における比抵抗値が１８．２ＭΩ・ｃｍの超純水を用いた。液体供給管３に供給する液体Ｌの流量は、１２０～５Ｌ／ｍｉｎの間で段階的に変動させた。液体供給管３に供給する液体Ｌの水圧は、０．３ＭＰａとした。ガス供給管５に供給する調整ガスＧとしては、炭酸ガスを用いた。炭酸ガスの供給源には、７ｍ３の炭酸ガスボンベを用いた。圧力調整弁１０として、二段式圧力調整器及びプレッシャーレギュレーティングバルブを用い、中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給する調整ガスＧのガス圧を、０．１ＭＰａとした。中空糸膜モジュール２として、ポリ－４－メチルペンテン－１を素材とする内径１８０μｍ、外径２５０μｍの中空糸膜２１を束にし、ＰＰ樹脂製のハウジング２２内で、中空糸膜２１の束の両端を樹脂で固め、４．０ｍ２の膜面積を有する外部灌流型の気体給気用中空糸膜モジュール（ＤＩＣ（株）製 ＳＥＰＡＲＥＬ ＰＦ－０４－ＳＰ４）を得た。
そして、液体供給管３に液体Ｌを供給するとともに、ガス供給管５に調整ガスＧを供給した。液体供給管３に供給した液体Ｌは、中空糸膜モジュール２の液相側領域に流れ込む比較的小流量の流れと、中空糸膜モジュール２を迂回してバイパス管７に流れ込む比較的大流量の流れと、に分配され、その後、液体排出管４で合流した。ガス供給管５に供給した調整ガスＧは、圧力調整弁１０により０．１［ＭＰａ］に調整された後、中空糸膜モジュール２の気相側領域に供給された。中空糸膜モジュール２では、調整ガスＧは、中空糸膜２１を透過し、中空糸膜２１内の液相側領域を流れる液体Ｌに溶解され、液体Ｌは、炭酸ガスが付加された炭酸ガス付加超純水となった。
このとき、実験Ａでは、液体供給管３に６０Ｌ／ｍｉｎの液体Ｌを供給したときの炭酸ガス付加超純水の比抵抗値が０．８ＭΩ・ｃｍとなるように流量調整弁９を調節した。実験Ｂでは、液体供給管３に６０Ｌ／ｍｉｎの液体Ｌを供給したときの炭酸ガス付加超純水の比抵抗値が０．６ＭΩ・ｃｍとなるように流量調整弁９を調節した。実験Ｃでは、液体供給管３に６０Ｌ／ｍｉｎの液体Ｌを供給したときの炭酸ガス付加超純水の比抵抗値が０．４ＭΩ・ｃｍとなるように流量調整弁９を調節した。実験Ｄでは、液体供給管３に６０Ｌ／ｍｉｎの液体Ｌを供給したときの炭酸ガス付加超純水の比抵抗値が０．２ＭΩ・ｃｍとなるように流量調整弁９を調節した。
そして、液体排出管４から排出された炭酸ガス付加超純水（液体Ｌ）の比抵抗値を計測した。この計測結果を図１４及び図１５に示す。図１４では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に経過時間を示し、右縦軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示した。また、図１４では、計測した比抵抗値を実線で示し、液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を破線で示した。図１５では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示し、右縦軸に比抵抗値調整装置１０１全体における液体Ｌの圧力損失を示した。また、図１５では、計測した比抵抗値を実線で示し、比抵抗値調整装置１０１全体における液体Ｌの圧力損失を破線で示した。
図１５に示すように、比較例１では、供給される液体Ｌが低流量になるに従い、比抵抗値が大きく上昇した。また、図１４に示すように、比較例１では、液体Ｌを供給している際の比抵抗値の振れも大きかった。
（実施例１）
実施例１では、図１に示す第一実施形態の比抵抗値調整装置１Ａを用いて、液体Ｌの比抵抗値を調整した。
実施例１では、図１に示す第一実施形態の比抵抗値調整装置１Ａを用いた他は、比較例１と同条件とした。
そして、液体排出管４から排出された炭酸ガス付加超純水（液体Ｌ）の比抵抗値を計測した。この計測結果を図７及び図８に示す。図７では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に経過時間を示し、右縦軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示した。また、図７では、計測した比抵抗値を実線で示し、液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を破線で示した。図８では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示し、右縦軸に比抵抗値調整装置１Ａ全体における液体Ｌの圧力損失を示した。また、図８では、計測した比抵抗値を実線で示し、比抵抗値調整装置１Ａ全体における液体Ｌの圧力損失を破線で示した。
図８に示すように、実施例１では、比較例１に比べて、供給される液体Ｌが低流量になるに従って比抵抗値が上昇する現象が抑制された。また、図７に示すように、実施例１では、比較例１に比べて、液体Ｌを供給している際の比抵抗値の振れが小さくなった。
（実施例２）
実施例２では、図３に示す第二実施形態の比抵抗値調整装置１Ｂを用いて、液体Ｌの比抵抗値を調整した。
実施例２では、図３に示す第二実施形態の比抵抗値調整装置１Ｂを用いた他は、比較例１と同条件とした。
そして、液体排出管４から排出された炭酸ガス付加超純水（液体Ｌ）の比抵抗値を計測した。この計測結果を図９に示す。図９では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示し、右縦軸に比抵抗値調整装置１Ｂ全体における液体Ｌの圧力損失を示した。また、図９では、計測した比抵抗値を実線で示し、比抵抗値調整装置１Ｂ全体における液体Ｌの圧力損失を破線で示した。
図９に示すように、実施例１では、比較例１に比べて、供給される液体Ｌが低流量になるに従って比抵抗値が上昇する現象が抑制された。
（実施例３）
実施例３では、図４に示す第三実施形態の比抵抗値調整装置１Ｃを用いて、液体Ｌの比抵抗値を調整した。
実施例３では、図４に示す第三実施形態の比抵抗値調整装置１Ｃを用いた他は、比較例１と同条件とした。
そして、液体排出管４から排出された炭酸ガス付加超純水（液体Ｌ）の比抵抗値を計測した。この計測結果を図１０及び図１１に示す。図１０では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に経過時間を示し、右縦軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示した。また、図１０では、計測した比抵抗値を実線で示し、液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を破線で示した。図１１では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示し、右縦軸に比抵抗値調整装置１Ｃ全体における液体Ｌの圧力損失を示した。また、図１１では、計測した比抵抗値を実線で示し、比抵抗値調整装置１Ｃ全体における液体Ｌの圧力損失を破線で示した。
図１０に示すように、実施例３では、比較例１に比べて、供給される液体Ｌが低流量になるに従って比抵抗値が上昇する現象が抑制された。また、図１１に示すように、実施例３では、比較例１に比べて、液体Ｌを供給している際の比抵抗値の振れが小さくなった。
（実施例４）
実施例４では、図５に示す第四実施形態の比抵抗値調整装置１Ｄを用いて、液体Ｌの比抵抗値を調整した。
実施例４では、図５に示す第四実施形態の比抵抗値調整装置１Ｄを用いた他は、比較例１と同条件とした。
そして、液体排出管４から排出された炭酸ガス付加超純水（液体Ｌ）の比抵抗値を計測した。この計測結果を図１２及び図１３に示す。図１２では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に経過時間を示し、右縦軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示した。また、図１２では、計測した比抵抗値を実線で示し、液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を破線で示した。図１３では、左縦軸に計測した比抵抗値を示し、横軸に液体供給管３に供給した液体Ｌの流量を示し、右縦軸に比抵抗値調整装置１Ｄ全体における液体Ｌの圧力損失を示した。また、図１３では、計測した比抵抗値を実線で示し、比抵抗値調整装置１Ｄ全体における液体Ｌの圧力損失を破線で示した。
図１３に示すように、実施例４では、比較例１に比べて、供給される液体Ｌが低流量になるに従って比抵抗値が上昇する現象が抑制された。また、図１２に示すように、実施例３では、比較例１に比べて、液体Ｌを供給している際の比抵抗値の振れが小さくなった。
１Ａ…比抵抗値調整装置、１Ｂ…比抵抗値調整装置、１Ｃ…比抵抗値調整装置、１Ｄ…比抵抗値調整装置、２…中空糸膜モジュール、３…液体供給管、４…液体排出管、４Ａ…第一上流側液体排出管部、４Ｂ…第二上流側液体排出管部、４Ｃ…第三上流側液体排出管部、５…ガス供給管、６…ガス排出管、７…バイパス管、７Ａ…上流側バイパス管部、７Ｂ…下流側バイパス管部、８…第一逆止弁、９…流量調整弁、１０…圧力調整弁、１１…漏出部、１２…上流側接続部、１３…下流側接続部、１４…第二逆止弁、１５…圧力伝達管、２１…中空糸膜、２２…ハウジング、２２Ａ…液体供給口、２２Ｂ…液体排出口、２２Ｃ…ガス供給口、２２Ｄ…ガス排出口、７１…第一バイパス管、７２…第二バイパス管、８２…弁体、８３…スプリング、８５…流路、８６…弁座、８７…支持部材、１０１…比抵抗値調整装置、１４２…弁体、１４３…スプリング、１４５…流路、１４６…弁座、１４７…支持部材、Ｇ…調整ガス、Ｌ…液体、Ｐ…圧力計。

Claims (9)

  1. 中空糸膜により、比抵抗値を調整する液体が供給される液相側領域と比抵抗値を調整する調整ガスが供給される気相側領域とに分けられた中空糸膜モジュールと、
    前記液相側領域に前記液体を供給するために前記液相側領域に連通された液体供給管と、
    前記液相側領域から前記液体を排出するために前記液相側領域に連通された液体排出管と、
    前記気相側領域に前記調整ガスを供給するために前記気相側領域に連通されたガス供給管と、
    前記気相側領域から前記調整ガスを排出するために前記気相側領域に連通されたガス排出管と、
    前記中空糸膜モジュールをバイパスするように前記液体供給管及び前記液体排出管に連通されたバイパス管と、
    前記バイパス管に設けられて、前記液体供給管側と前記液体排出管側との差圧に応じて流路の開度が変わる第一逆止弁と、を備える、
    比抵抗値調整装置。
  2. 前記第一逆止弁では、前記液体供給管側と前記液体排出管側との差圧が第一作動開始圧以下になると、前記第一逆止弁の前記流路が狭くなり始める、
    請求項１に記載の比抵抗値調整装置。
  3. 前記第一逆止弁は、前記液体排出管側に向けられた弁座を有する本体と、前記弁座の前記液体排出管側に配置された弁体と、前記弁体を前記弁座側に押すスプリングと、を有する、
    請求項１又は２に記載の比抵抗値調整装置。
  4. 前記バイパス管は、互いに並列に配置された第一バイパス管及び第二バイパス管を有し、
    前記第一逆止弁は、前記第一バイパス管に配置されて、前記第二バイパス管に配置されていない、
    請求項１～３の何れか一項に記載の比抵抗値調整装置。
  5. 前記液体排出管の、前記バイパス管が前記液体排出管に接続される下流側接続部と前記中空糸膜モジュールとの間に位置する第一上流側液体排出管部に設けられて、前記中空糸膜モジュール側と前記中空糸膜モジュールの反対側との差圧に応じて流路の開度が変わる第二逆止弁を更に備える、
    請求項１～４の何れか一項に記載の比抵抗値調整装置。
  6. 前記第一逆止弁の前記流路が閉じる第一クラッキング圧は、前記第二逆止弁の前記流路が閉じる第二クラッキング圧と同じである、
    請求項５に記載の比抵抗値調整装置。
  7. 前記第二逆止弁では、前記中空糸膜モジュール側と前記中空糸膜モジュールとは反対側との差圧が第二作動開始圧以下になると、前記第二逆止弁の前記流路が狭くなり始める、
    請求項５又は６に記載の比抵抗値調整装置。
  8. 前記液体排出管の、前記中空糸膜モジュールと前記第二逆止弁との間に位置する第二上流側液体排出管部と、前記バイパス管の、前記バイパス管が前記液体供給管に接続される上流側接続部と前記第一逆止弁との間に位置する上流側バイパス管部と、に接続されて、前記上流側バイパス管部の圧力を前記第二上流側液体排出管部に伝える圧力伝達管を更に備える、
    請求項５～７の何れか一項に記載の比抵抗値調整装置。
  9. 請求項１～８何れか一項に記載された比抵抗値調整装置を用いて前記液体の比抵抗値を調整する、
    比抵抗値調整方法。
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