JPH01307409A

JPH01307409A - 中空糸限外瀘過膜モジュールの自動リーク検出・警報装置

Info

Publication number: JPH01307409A
Application number: JP13674588A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Azuma; 東　辰夫; Yasuhiko Kato; 加藤　保彦
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-12-12
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JP2527462B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液体を処理する処理装置に組み込まれた中空糸
限外濾過膜モジュールの自動リーク検出・警報装置に関
するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕中空糸
型モジュールは工業用液体の処理、医療用水の製造、超
純水の製造等に広く使用されている。

中空糸型モジュールのリーク検出に関しては、従来から
種々の方法が提供されている。たとえば、特開昭５５−
７０２５８号では、中空糸外側から気体を圧入し、中空
糸内側の中空糸端末へ出てくる気体によりリーク場所を
個々に検出する方法が述べられている。しかし、これら
は中空糸型モジュールが単独の状態に於いてである。

また、特開昭６２−１４０６０７号では、モジュール端
末に透明なキャップを設け、液体を処理していないとき
、中空糸外側から気体を圧入し、中空糸端末から漏出し
てくる空気の泡を透明キャップを通して検出する方法が
述べられているが、操作は手動を前提としており、泡の
検出方法も目視が前提である。また、中空糸外側は、本
来透過液の溜まる空間であり、この空間へ空気を導入す
ることは、細菌による汚染を招き易い。

次に、限外濾過膜の気体によるリーク検査の原理を説明
する。

一般的に、膜にはバブルポイント圧力があり、水に濡れ
た膜は、バブルポイント圧以上の圧力をかけないと気体
を通さない。以下に図面により、より詳細に説明する。

第４図は膜の断面図で、２１は膜、２２は膜の孔であり
、片側に水、片側に空気があり、空気の側から、圧力差
Ｐ（空気の圧力−水の圧力）　　（ｄｙｎｅ／ｃｍ）で
加圧している状態である。膜の孔径をｄ　（ｃｍ）　、
水の表面張力をδ（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）　、膜と水の接
触角をθ（ｄｅｇｒｅｅ）　、膜孔の形状係数をＫ（−
）とするる。

即ち、バブルポイント圧とは、毛細管現象を打ち破るの
に必要な気体の圧力である。

この式に、ポリエーテルスルホン製中空糸限外濾過膜の
実際の数値の１例を入れると、Ｋ＝１、θ＝６８＠、　
　δ＝７１．３ｄｙｎｅ／ｃｍ”、　　ｄ　＝０．０１
　ｊｌｍ。

Ｐ　＝　１．０８　Ｘ　１０８　ｄｙｎｅ／ｃｍ’　＝
　１１０ｋｇ／ｃｍ”　となり、１１０ｋｇ／ｃｍ”以
上の圧力をかけないと、空気は通過しないことになる。

ところが膜にリークがあるとこの圧力が数ｋｇ／ｃｍ２
程度に下がる。例えばリーク孔が０．３７μｍの大きさ
になればＰ＝３．０ｋｇ／ｃｍ”となり、この圧力以上
の圧力をかけてやれば、０．３７μｍ以上のリークから
は空気が漏出することになる。また０、３７μｍの孔で
は一般の細菌はほとんど通過しない。

リークとは、原水がリーク孔から濾過されないで、透過
側へ出ることである≦リーク孔の大きさを０．とする。

このリーク孔の原水の流れが）１ａｇｅｎ−Ｐｏｉｓｅ
ｕｉｌｌｅ式に従うとする。

Ｑｍｗ＝　ｎ　’　Ｄｉ”　Ｇ−”ΔＰ／（１２８−Ｌ
　−／Ｊ、）　　　（１）ここでＱｍｗ　：原水のリー
ク流量（Ｌ／Ｈ）Ｌ　：リーク孔の長さ（ｃｍ） μｗ　＝２５℃の水の粘度　８．９４　Ｘ　１（１−３
（Ｐｏｉｓｅ）Ｇｃ：重力換算係数（ｋｇ　−ｍ７Ｋｇ
　−ｓｅｃ”　）リーク孔の空気流れもＨａｇｅｎ−Ｐ
ｏｉｓｅｕｉｌｌｅ式に従うと仮定する。

Ｑｓ＋Ａ＝ｒｌ　、Ｄ１１４　・Ｇ、・ΔＰ／（１２８
−Ｌ　、μＡ）　（２）ここでＱＩＩＡ　：空気のリー
ク流量（Ｌ／Ｈ）μＡ　：２５℃の空気の粘度　１．８
３　ｘｌＱ−’　（Ｐｏｉｓｅ）（１）／（２）よりＱｌｌＶ”ＱＩＡＸμＡ／μ、＝０．０２０５ＸＱＲＡ
　　　（３）本来の原水リーク率Ｒは、モジュールの透
水流量をＱとすればＲ”Ｑｔｗ／Ｑと定義出来る。

Ｒ＝Ｑｉｗ／Ｑ＝０．０２０５　ＸＱＩＡ／Ｑ　　　　
（４）（４）式より、空気のリーク流量より、原水のリ
ーク率を求めることができる。

このＲの実例は実施例で説明する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、液体を処理していないとき、中空糸のリ
ークを自動的に検出し、警報する方法について鋭意検討
した結果、本発明を完成させた。

即ち、本発明は中空糸限外濾過膜モジュールの中空糸内
側空間と連通ずる配管に設けた加圧空気を供給して中空
糸内側が中空糸外側より圧力が高い状態を維持させる手
段と、中空糸内側から外側へ出る空気量を自動的に検出
する手段と、所定値以上の空気量の検出の際自動的に作
動して中空糸のリークを警報する手段とからなる中空糸
限外濾過膜モジュールの自動リーク検出・警報装置を提
供するものである。

本発明のポイントは、中空糸の内側から空気の圧力をか
け、中空糸の外側（透過側）へ出る空気量を自動的に検
出し、中空糸のリークを自動的に警報することにある。

中空糸の内側に送る加圧空気の好ましい圧力は、圧力差
で１〜６ｋｇ／ｃｍ２、更に好ましくは２〜４　ｋｇ／
ｃｍ２である。

中空糸の外側に出る空気量を自動的に検出し、警報する
手段としては、次の様なものが挙げられる。

■　加圧開始後一定時間後の供給側の空気の流量を検出
し、これが所定値以上１の時に警報する。

■　加圧開始後一定時間後の中空糸外側配管内の空気に
より置換されて出てくる液体の流量を検出し、これが所
定値以上の時警報する。

■　加圧開始後一定時間後の中空糸外側の液面の降下の
速さを検出し、これが所定値より速く降下した時に警報
する。

■　超音波あるいはレーザー式等の泡の量を検出し、こ
れが所定値より多い時に警報する。

本発明を図面を使って説明する。第１図は上記■の手段
に基づく装置である。ここで、１０は原液タンク、１１
はポンプ、１２は中空糸モジュール、１３は中空糸、１
４は接着部である。処理時にはバルブ１．２が開で液の
処理を行う。処理終了時にバルブ１．２を閉じ、バルブ
３を開けて、中空糸の内側４に空気を導入する。このと
き中空糸の内側に残っていた原液は圧力により濾過され
て、中空糸外側へ流れて、少なくとも中空糸内表面上の
原液はなくなる。そこで、空気の圧力が一定となるので
にそれから一定時間後の空気流量を空気流量センサー５
で測定し、この値が所定値以上ならリークと判断させて
自動的に警報をだす様にする。この所定値はリークのな
い正常な中空糸を用いた予備試験の際検出された空気量
の約２倍とするのが適当である。

他の手段に於いても、同様に所定値を決めればよい。

第２図は上記■の手段に基づく装置である。

■の手段との違いは、中空糸内側加圧後の外側へ出る空
気量の検出を、透過側配管内の空気により置換される液
体の量を流量センサー６で測定することにより、判定さ
せることである。

第３図は上記■、■の手段に基づく装置であり、液面の
降下の速さ、或いは泡の量のセンサー７によりリークを
検出する。

液面降下の速さはモジュールケーシングの断面積をＡ。

（ｃｍ”）　　とすれば、空気のリーク流量Ｑと降下の
速さＶ　（ｃｍ　７分）　との間にＱＣＣＩ１１３／分
）＝＾、ｘｙの関係があり、降下の速さによりリーク流量を求めるこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明により、中空糸限外濾過膜モジュールを処理装置
に組み込んだままの状態で、液処理しない時に、自動的
にリーク検査・警報することが可能となり、システムと
しての信頼性が飛躍的に向上した。

〔実施例〕

本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

実施例１ポリエーテルスルホン中空糸限外濾過膜モジュール（Ｍ
ＯＬＳＢＰ＠　ＦＩＢＢＲＦＳ−１０、ダイセル化学工
業側製）を第１図の装置に組み込み、中空糸の内側から
３　ｋｇ／ｃｍ２の空気圧をかけたときの加圧開始より
の経過時間と空気流量の関係を測定した。その結果を表
１に示す。

尚、モジュールの中の中空糸は内径Ｑ、　５ｍｍφ、外
径０．８ｍｍφで有効面積は７．８ｍ”でモジュールと
しての２５℃の純水透過速度は１８００１！　／ｍ”　
（ｋｇ／ｃｍ”）である。又、中空糸の分画分子量は３
０．０００である。

表　　　１このモジュールは、細菌の除去試験からリークは全くな
いことが確認されている。２〜３ｍｊ！／分の空気流量
は、中空糸の内側で３　ｋｇ／ｃｍ’の圧力で膜孔内の
水に溶解した空気が、外側への拡散で流れて、外側では
圧力が低いので、溶解度が下がるために、気体に戻るた
めの微小な空気の流れのため生じると考えられる。この
結果よりリークの判定流量を５ｍｊ！／分として設定し
た。

（４）式にＱ＝１８００Ｘ３　　（ｉ／ｈ）ｏ、Ａ＝　
５　ｘ６０／１０００（１！　／ｈ）を代入してＲ＝１
．Ｉ　Ｘｌ０−’となり、非常に高い信頼性の判定がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の自動リーク
検出・警報装置の例を示す図である。第４図は膜の断面図である。１、　２．　３・・・バルブ５・・・空気流量センサー６・・・液体流量センサー７・・・液面の降下の速さ、或いは泡の量のセンサー１２・・・中空糸膜モジコール

Claims

【特許請求の範囲】（１）中空糸限外濾過膜モジュールの中空糸内側空間と
連通する配管に設けた加圧空気を供給して中空糸内側が
中空糸外側より圧力が高い状態を維持させる手段と、中
空糸内側から外側へ出る空気量を自動的に検出する手段
と、所定値以上の空気量の検出の際自動的に作動して中
空糸のリークを警報する手段とからなる中空糸限外濾過
膜モジュールの自動リーク検出・警報装置。（２）中空糸内側から外側へ出る空気量を自動的に検出
する手段が、加圧開始後一定時間後の供給側の空気流量
を検出するものである請求項１記載の自動リーク検出・
警報装置。（３）中空糸内側から外側へ出る空気量を自
動的に検出する手段が、加圧開始後一定時間後の中空糸
外側配管内の空気により置換されて出てくる液体の流量
を検出するものである請求項１記載の自動リーク検出・
警報装置。（４）中空糸内側から外側へ出る空気量を自動的に検出
する手段が、加圧開始後一定時間後の中空糸外側の液面
の降下の速さを検出するものである請求項１記載の自動
リーク検出・警報装置。（５）中空糸内側から外側へ出る空気量を自動的に検出
する手段が、超音波あるいはレーザー式の泡検出手段で
ある請求項１記載の自動リーク検出・警報装置。