TW201709972A - 比電阻値調整裝置及比電阻値調整方法 - Google Patents

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Abstract

一種比電阻值調整裝置,其具備:中空纖維膜模組,其藉由中空纖維膜分隔成被供給調整比電阻值之液體的液相側區域、及被供給調整比電阻值之調整氣體的氣相側區域,且使上述調整氣體溶解於上述液體;液體供給管,其連通於上述液相側區域,且朝上述液相側區域供給上述液體;液體排出管,其連通於上述液相側區域,且將上述液體自上述液相側區域排出;氣體供給管,其連通於上述氣相側區域,且朝上述氣相側區域供給上述調整氣體;氣體排出管,其連通於上述氣相側區域,且將上述調整氣體自上述氣相側區域排出;旁通管,其以旁通繞過上述中空纖維膜模組之方式連通於上述液體供給管及上述液體排出管;及第一開閉閥,其連接於上述氣體排出管,對上述氣體排出管內之第一流道進行開閉,且上述第一開閉閥,係藉由開啟上述第一流道,將蓄積在上述氣相側區域的水排出。

Description

比電阻值調整裝置及比電阻值調整方法
本發明係關於一種調整液體之比電阻值的比電阻值調整裝置及比電阻值調整方法。
於半導體或液晶之製造步驟中,使用超純水對基板進行洗淨。該情況下,若超純水的比電阻值高,會產生靜電。因而發生絕緣破壞、或再度附著微粒,從而明顯對產品良率帶來不良影響。
為了解決此種問題,提出了一種使用疏水性之中空纖維膜模組的方法。該方法係使用中空纖維膜模組使二氧化碳氣體或氨氣等氣體溶解於超純水中。於是,藉由離解平衡產生離子,且藉由此產生的離子而使超純水的比電阻值降低。
此外,於基板之洗淨、切割等步驟中,超純水的流動變動相當大。因此,於專利文獻1及2中,提出了一種即使流量變動仍可使比電阻值穩定的技術。於專利文獻1記載的技術中,設置有生成小流量之附加有高濃度氣體之液體的中空纖維膜模組、及使大流量之超純水通過的旁通管道。並且,使生成之附加有高濃度氣體之液體與通過旁通管道的超純水混合。藉此,可容易調整 超純水的比電阻值。於專利文獻2記載的技術中,設置複數個旁通管道,且於1或複數個旁通管道設置截止閥。並且,若超純水之流量下降,則將一部分或全部的截止閥開啟。藉此,使超純水變為低流量而可抑制超純水的比電阻值上昇。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利第3951385號公報
專利文獻2:日本特開2012-223725號公報
於此種中空纖維膜模組中,隔著中空纖維膜被分隔成供超純水流動之液相側區域及供氣體流動的氣相側區域。並且,氣相側區域之氣體,透過中空纖維膜而溶解於液相側的超純水。
然而,本發明者在使用中空纖維膜模組使二氧化碳氣體或氨氣溶解於超純水中時,出現了即使超純水之流量不降低,超純水之比電阻值仍隨著時間的經過而上昇之現象。
因此,本發明之目的在於,提供一種能長期地抑制液體之比電阻值上昇的比電阻值調整裝置及比電阻值調整方法。
本發明者為了達成上述目的,經專心研究結 果,發現會因為下面的原因而出現上述現象。即,在超純水中溶解有水蒸氣。因此,若使用中空纖維膜模組使二氧化碳氣體或氨氣溶解於超純水中,則溶解於超純水中之水蒸氣會朝氣相側區域逆向擴散。於氣相側區域中,朝氣相側區域逆向擴散之水蒸氣被結露,且結露水會蓄積。其結果,中空纖維膜被結露水覆蓋,造成氣相側區域之氣體變得不能透過中空纖維膜。本發明者根據此種發現,進而完成了本發明。
本發明的一種形式的比電阻值調整裝置為,包含:中空纖維膜模組,其藉由中空纖維膜分隔成被供給調整比電阻值之液體的液相側區域、及被供給調整比電阻值之調整氣體的氣相側區域,且使調整氣體溶解於液體;液體供給管,其連通於液相側區域,且朝液相側區域供給液體;液體排出管,其連通於液相側區域,且將液體自液相側區域排出;氣體供給管,其連通於氣相側區域,且朝氣相側區域供給調整氣體;氣體排出管,其連通於氣相側區域,且將調整氣體自氣相側區域排出;旁通管,其以旁通繞過中空纖維膜模組之方式連通於液體供給管及液體排出管;及第一開閉閥,其連接於氣體排出管,對氣體排出管內之第一流道進行開閉,且第一開閉閥,係藉由開啟第一流道,將蓄積在氣相側區域的水排出。
於本發明的一種形式的比電阻值調整裝置中,調整比電阻值之液體,係自液體供給管供給於中空纖維膜模組之液相側區域,且往液體排出管排出。調整比 電阻值之調整氣體,係自氣體供給管供給於中空纖維膜模組之氣相側區域,且往氣體排出管排出。於中空纖維膜模組中,供給於氣相側區域之調整氣體,藉由透過中空纖維膜而被溶解在供給於液相側區域的液體。然後,藉由中空纖維膜模組而溶解有調整氣體之液體與通過旁通管的液體混合。藉此,可無關乎液體之流量而容易地調整液體之比電阻值。
另一方面,溶解於液體之水蒸氣,藉由透過中空纖維膜,朝氣相側區域逆向擴散。朝氣相側區域逆向擴散之水蒸氣,結露變成水。並且,該水蓄積在氣相側區域。然而,於該比電阻值調整裝置中,藉由第一開閉閥開啟氣體排出管內的第一流道,蓄積在氣相側區域的水係自第一開閉閥排出。藉此,可抑制因蓄積在氣相側區域的水而使氣相側區域之調整氣體變得不能通過中空纖維膜之情況。因此,藉由定期地、或者每當有規定量的水蓄積在氣相側區域時,以第一開閉閥開啟第一流道,可長期地抑制液體之比電阻值上昇。
作為一實施形態,也可更具備計時器部,該計時器部係定期地開閉第一開閉閥。
此外,作為一實施形態,也可為於第一開閉閥為開狀態之情況下,通過第一開閉閥之流體的流量為1[L/min]以上且300[L/min]以下。
此外,作為一實施形態,也可為氣體排出管在中空纖維膜模組之下部被連通於氣相側區域。
此外,作為一實施形態,也可更具備漏出部 ,該漏出部係以相對於第一開閉閥並列設置之方式連接於氣體排出管,且使氣相側區域之調整氣體漏出。
此外,作為一實施形態,也可為於第一開閉閥為開狀態之情況下通過第一開閉閥之流體的流量,係較通過漏出部之調整氣體的流量大。
此外,作為一實施形態,通過漏出部之調整氣體的流量,也可為0[mL/min]以上且1000[mL/min]以下。
此外,作為一實施形態,也可更具備:第二旁通管,其以旁通繞過中空纖維膜模組之方式連通於液體供給管及液體排出管;及第二開閉閥,其對第二旁通管內之第二流道進行開閉。
本發明的一種形式的比電阻值調整方法為,係使用中空纖維膜模組對液體之比電阻值進行調整的方法,該中空纖維膜模組係藉由中空纖維膜分隔成被供給調整比電阻值之液體的液相側區域、及被供給調整比電阻值之調整氣體的氣相側區域,且使調整氣體溶解於液體,該比電阻值調整方法包含:比電阻值調整步驟,其一面使液體通過液相側區域一面使調整氣體通過氣相側區域,而使調整氣體溶解於液體,並使溶解有調整氣體之液體與旁通繞過中空纖維膜模組之液體混合,對液體之比電阻值進行調整;及排出步驟,其藉由開閉連通於氣相側區域之第一流道的第一開閉閥,將蓄積於氣相側區域之水排出,且於比電阻值調整步驟中,藉由第一開閉閥關閉第一流道,於排出步驟中,藉由第一開閉閥開啟第一流道。
於本發明的一種形式的比電阻值調整方法中,於比電阻值調整步驟,將藉由中空纖維膜模組而溶解有調整氣體之液體與旁通繞過中空纖維膜模組之液體混合。藉此可無關乎液體之流量地容易調整液體之比電阻值。此時,藉由第一開閉閥事先關閉第一流道,可抑制調整氣體的使用量。
並且,於排出步驟中,藉由第一開閉閥開啟第一流道,將蓄積在氣相側區域的水自第一開閉閥排出。藉此,可抑制因蓄積在氣相側區域的水而使氣相側區域之調整氣體變得不能通過中空纖維膜之情況。因此,藉由定期地、或者每當有規定量的水蓄積在氣相側區域時進行排出步驟,可長期地抑制液體之比電阻值上昇。
作為一實施形態,也可於比電阻值調整步驟中,使氣相側區域的調整氣體自漏出部漏出,該漏出部係以相對於第一開閉閥並列設置之方式連通於第一流道。
根據本發明,可長期地抑制比電阻值之上昇。
1A、1B、1C、1D‧‧‧比電阻值調整裝置
2‧‧‧中空纖維膜模組
3‧‧‧液體供給管
4‧‧‧液體排出管
5‧‧‧氣體供給管
6‧‧‧氣體排出管
6a‧‧‧第一流道
7‧‧‧旁通管
8‧‧‧第一開閉閥
9‧‧‧壓力調整閥
12‧‧‧漏出部
13、14‧‧‧第二旁通管
13a、14a‧‧‧第二流道
15、16‧‧‧第二開閉閥
21‧‧‧中空纖維膜
22‧‧‧外殼
22A‧‧‧液體供給口
22B‧‧‧液體排出口
22C‧‧‧氣體供給口
22D‧‧‧氣體排出口
100A、100B‧‧‧比電阻值調整裝置
F‧‧‧流量計
G‧‧‧調整氣體
GA‧‧‧氣相側區域
L‧‧‧液體
LA‧‧‧液相側區域
P‧‧‧壓力計
TM‧‧‧計時器部
第1圖為第1實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。
第2圖為第2實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。
第3圖為第3實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。
第4圖為第4實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。
第5圖為顯示實施例1之測量結果的曲線圖。
第6圖為顯示實施例2之測量結果的曲線圖。
第7圖為顯示實施例3-1之測量結果的曲線圖。
第8圖為顯示實施例3-2之測量結果的曲線圖。
第9圖為比較例1之比電阻值調整裝置的示意圖。
第10圖為顯示比較例1之測量結果的曲線圖。
第11圖為比較例2之比電阻值調整裝置的示意圖。
第12圖為顯示比較例2之測量結果的曲線圖。
以下,參照圖式,對實施形態之比電阻值調整裝置及比電阻值調整方法詳細地進行說明。再者,對全圖中相同或相當部分賦予相同之符號,並省略重複的說明。
[第1實施形態]
第1圖為第1實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。如第1圖所示,本實施形態之比電阻值調整裝置1A,具備中空纖維膜模組2、液體供給管3、液體排出管4、氣體供給管5、氣體排出管6、旁通管7及第一開閉閥8。
中空纖維膜模組2,係使調整比電阻值之調整氣體G溶解於調整比電阻值的液體L。作為液體L使用之液體,並無特別限制,例如,可為用以洗淨半導體、液晶等的超純水。通常,超純水之比電阻值,係在17.5[MΩ‧cm]以上且18.2[MΩ‧cm]的範圍內。作為調整氣體G使用之氣體,亦無特別限制,例如,可為二氧化碳氣體或氨氣。中空纖維膜模組2具有複數條之中空纖維膜21、及將這些中空纖維膜21收容於內部之外殼22。
中空纖維膜21,係供氣體透過且不使液體透 過之中空纖維狀的膜。中空纖維膜21之素材、膜形狀、膜形態等,並無特別限制。外殼22係將中空纖維膜21收容於內部之密封容器。
中空纖維膜模組2,係藉由中空纖維膜21而分隔成液相側區域LA及氣相側區域GA。液相側區域LA係中空纖維膜模組2內之區域中的被供給調整比電阻值的液體L之區域。氣相側區域GA係中空纖維膜模組2內之區域中的被供給調整比電阻值之調整氣體G的區域。在中空纖維膜模組2的種類方面,有內部灌流型及外部灌流型。本實施形態中,可為內部灌流型及外部灌流型當中任一者。於外部灌流型之中空纖維膜模組2中,中空纖維膜21之內側(內表面側)成為氣相側區域GA,中空纖維膜21之外側(外表面側)成為液相側區域LA。於內部灌流型之中空纖維膜模組2中,中空纖維膜21之內側(內表面側)成為液相側區域LA,中空纖維膜21之外側(外表面側)成為氣相側區域GA。
於外殼22形成有液體供給口22A、液體排出口22B、氣體供給口22C及氣體排出口22D。液體供給口22A,係為了將液體L供給於液相側區域LA而形成於外殼22之開口。液體排出口22B係為了自液相側區域LA排出液體L而形成於外殼22之開口。氣體供給口22C,係為了將調整氣體G供給於氣相側區域GA而形成在外殼22之開口。氣體排出口22D,係為了自氣相側區域GA排出調整氣體G而形成在外殼22之開口。因此,液體供給口22A及液體排出口22B,係與液相側區域LA連通。此外,氣體 供給口22C及氣體排出口22D,係與氣相側區域GA連通。
液體供給口22A、液體排出口22B、氣體供給口22C及氣體排出口22D之位置,並無特別限制。惟,較佳為,氣體排出口22D被形成於中空纖維膜模組2之下部,更佳為形成於氣相側區域GA之最下端。所謂的中空纖維膜模組2的下部,係指設置比電阻值調整裝置1A時的、中空纖維膜模組2之鉛垂方向的下側的部分。所謂的氣相側區域GA的最下端,係指設置比電阻值調整裝置1A時的、氣相側區域GA的鉛垂方向的最下端。
液體供給管3係與液相側區域LA連通,且朝液相側區域LA供給液體L。液體供給管3係為在內部形成有流道(未圖示)之管狀構件。液體供給管3連接於液體供給口22A。液體排出管4之素材、特性(硬度、彈性等)、形狀、尺寸等,並無特別限制。
於液體供給管3連接有流量計F。流量計F係用以測量流經液體供給管3之液體L的流量。並且,控制比電阻值調整裝置1A的控制部(未圖示),基於以流量計F測得之液體L的流量,將規定流量的液體L供給於液體供給管3。作為流量計F,可採用周知的各種流量計。
液體排出管4係連通於液相側區域LA,且將液體L自液相側區域LA排出。液體排出管4係為在內部形成有流道(未圖示)之管狀構件。液體排出管4連接於液體排出口22B。液體排出管4之素材、特性(硬度、彈性等)、形狀、尺寸等,並無特別限制。
氣體供給管5係與氣相側區域GA連通,且朝 氣相側區域GA供給調整氣體G。氣體供給管5係為在內部形成有流道(未圖示)的管狀構件。氣體供給管5連接於氣體供給口22C。氣體供給管5之素材、特性(硬度、彈性等)、形狀、尺寸等,並無特別限制。
於氣體供給管5連接有壓力調整閥9及壓力計P。壓力調整閥9係調整通過壓力調整閥9之調整氣體的氣壓。亦即,氣相側區域GA中之調整氣體G的氣壓,係藉由壓力調整閥9進行調整。作為壓力調整閥9,可採用周知的各種壓力調整閥。壓力計P係測量流經氣體供給管5之調整氣體G的氣壓。壓力計P被連接於氣體供給管5之壓力計P的下游側、即與壓力計P對向的氣相側區域GA側。作為壓力計P,可採用周知的各式各樣的壓力計,例如,能採用隔膜閥。並且,控制比電阻值調整裝置1A的控制部(未圖示),係以通過壓力調整閥9之調整氣體G的氣壓、即氣相側區域GA中的調整氣體G之氣壓可成為規定值(或規定範圍內)的方式,基於以壓力計P測得之調整氣體G的氣壓,控制壓力調整閥9。
氣體排出管6係連通於氣相側區域GA,且將調整氣體G自氣相側區域GA排出。氣體排出管6係為在內部形成有流道之管狀構件。再者,特別將氣體排出管6內的流道稱為第一流道6a。氣體排出管6連接於氣體排出口22D。氣體排出管6之素材、特性(硬度、彈性等)、形狀、尺寸等,並無特別限制。
旁通管7係以旁通繞過中空纖維膜模組2之方式連通於液體供給管3及液體排出管4。旁通管7係為在內 部形成有流道之管狀構件。旁通管7之一端部,係於中空纖維膜模組2之上游側連接於液體供給管3。旁通管7之另一端部,係於中空纖維膜模組2之下游側連接於液體排出管4。因此,供給於液體供給管3之液體L,被分配成通過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4的液體L、及迂迴繞過中空纖維膜模組2而自旁通管7流向液體排出管4的液體L。此時,以通過中空纖維膜模組2流向液體排出管4的液體L之流量,較迂迴繞過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4之液體L的流量大的方式,設定旁通管7之內徑(流道直徑)。
第一開閉閥8係連接於氣體排出管6,且對氣體排出管6內之第一流道6a進行開閉。第一開閉閥8係具備供流體通過之流道(未圖示)、及開閉該流道的閥體(未圖示)之開閉閥。再者,在第一開閉閥8開啟第一流道6a時通過第一開閉閥8的流體內含有調整氣體G、水(結露水)、及溶解於液體L的溶解氣體。關於該流體於後述中詳細說明。
於第一開閉閥8為開狀態(第一開閉閥8之流道全開)之情況下,較佳為,通過第一開閉閥8之流體的流量為1[L/min]以上且300[L/min]以下。該情況下,更佳為,通過第一開閉閥8之流體的流量為10[L/min]以上且100[L/min]以下,最佳為50[L/min]以上且80[L/min]以下。通過第一開閉閥8之流體的流量,係由氣相側區域GA之內壓、第一開閉閥8之流道直徑、及流道長度的關係所求得。例如,於氣相側區域GA之內壓為0.1[MPa],第一 開閉閥8之流道直徑(直徑)為4[cm],流道長度為10[cm]之情況下,通過第一開閉閥8之流體的流量為60[L/min]。
於第一開閉閥8連接有計時器部TM。計時器部TM係定期地(每規定時間)對第一開閉閥8進行開閉。在通常時,計時器部TM藉由第一開閉閥8預先將第一流道6a關閉。再者,所謂藉由第一開閉閥8將第一流道6a關閉,係指藉由第一開閉閥8之閥體將第一開閉閥8的流道關閉的意思。另一方面,計時器部TM在經過規定時間後,使第一開閉閥8動作,藉由第一開閉閥8將第一流道6a開啟規定時間。所謂藉由第一開閉閥8將第一流道6a開啟,係指使關閉第一開閉閥8之流道的第一開閉閥8的閥體移動,將第一開閉閥8之流道開啟的意思。藉由第一開閉閥8開啟第一流道6a的時間,係被適宜地設定。
其次,對藉由比電阻值調整裝置1A調整液體L之比電阻值的方法進行說明。
首先,進行比電阻值調整步驟。於比電阻值調整步驟中,一面使液體L通過液相側區域LA一面使調整氣體通過氣相側區域GA,且使調整氣體G溶解於液體L。然後,使溶解有調整氣體G之液體L與旁通繞過中空纖維膜模組2的液體L混合,以調整液體L之比電阻值。
具體言之,於比電阻值調整步驟中,首先藉由第一開閉閥8將第一流道6a關閉,朝液體供給管3供給液體L,且將調整氣體G供給於氣體供給管5。於是,液體L自液體供給管3被供給於中空纖維膜模組2之液相側區域LA,且往液體排出管4排出。此外,液體L自液體供 給管3以迂迴繞過中空纖維膜模組2的方式通過旁通管7,往液體排出管4排出。調整氣體G係自氣體供給管5供給於中空纖維膜模組2之氣相側區域GA,且往氣體排出管6排出。
於中空纖維膜模組2中,供給於氣相側區域GA的調整氣體G,藉由透過中空纖維膜21而溶解在供給於液相側區域LA的液體L。然後,使藉由中空纖維膜模組2溶解有調整氣體G的液體L與通過旁通管7之液體L混合。藉此可無關乎液體L之流量地容易調整液體L的比電阻值。
順便一提,在液體L中含有水蒸氣。已溶解於液體L中的水蒸氣會藉由透過中空纖維膜21,朝氣相側區域GA逆向擴散。朝氣相側區域GA逆向擴散之水蒸氣,結露變成水(結露水)。並且,該水蓄積在氣相側區域GA。此外,於液體L內除了水蒸氣外,有時還溶解有氧、氮等之溶解氣體。再者,溶解氣體中也含有水蒸氣。於此種情況下,溶解氣體也會透過中空纖維膜21,朝氣相側區域GA逆向擴散。
因此,接著進行排出步驟。於排出步驟中,藉由開閉連通於氣相側區域GA之第一流道6a的第一開閉閥8,將蓄積在氣相側區域GA的水排出。
更詳言之,於排出步驟中,藉由第一開閉閥8開啟氣體排出管6內的第一流道6a。於是,蓄積在氣相側區域GA的水及朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體自第一開閉閥8被排出。藉此,可抑制因蓄積在氣相側區域 GA的水而使氣相側區域GA的調整氣體G變得不能通過中空纖維膜21之情況。
該排出步驟係定期地進行。亦即,自使比電阻值調整裝置1A動作起經過規定時間、或自前次的排出步驟經過規定時間後,計時器部TM使第一開閉閥8動作,藉由第一開閉閥8將第一流道6a開啟規定時間。再者,進行排出步驟的間隔、及進行排出步驟的時間係被適宜地設定。例如,在進行排出步驟之間隔方面,可設為0.1秒以上且500小時以下。該情況下,較佳為,藉由第一開閉閥8開啟第一流道6a的時間為0.5秒以上且1分鐘以下,更佳為1秒以上且10秒以下。進行排出步驟之間隔,係自前次之排出步驟結束後迄至開始下次的排出步驟為止的時間。進行排出步驟之時間,係於排出步驟中藉由第一開閉閥8將第一流道6a預先開啟的時間。
如此,於本實施形態之比電阻值調整裝置1A中,藉由開閉第一開閉閥8,將水自氣相側區域GA排出,因而可長期地抑制液體L之比電阻值上昇。同樣地,可抑制因朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體而造成氣相側區域GA之調整氣體G的濃度降低(調整氣體G的分壓降低)之情況。
此外,於本實施形態之比電阻值調整裝置1A中,由於計時器部TM定期地開閉第一開閉閥8,因此可方便地抑制溶解氣體朝氣相側區域GA逆向擴散,並可抑制水蓄積在氣相側區域GA。
此外,於本實施形態之比電阻值調整裝置1A 中,藉由將通過第一開閉閥8之流體的流量設為上述範圍,可一下子將蓄積在氣相側區域GA的水及朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體排出。藉此,可縮短為了排出水及溶解氣體而開啟第一開閉閥8的時間,因此可減小自第一開閉閥8排出之調整氣體G的排出量。而且,於氣相側區域GA中,產生朝向第一開閉閥8側的氣流,該氣流係以將附著於中空纖維膜21的結露水推向第一開閉閥8側的方式作用。藉此,可提高蓄積在氣相側區域GA之水的排出效果。
此外,在氣相側區域中結露的水,藉由重力降落至中空纖維膜模組的下部。於本實施形態之比電阻值調整裝置1A中,由於氣體排出管6係在中空纖維膜模組2之下部連通於氣相側區域GA,因此可藉由重力使在氣相側區域GA中結露的水,自氣相側區域GA朝氣體排出管6排出。藉此,可提高蓄積在氣相側區域GA之水的排出效果。
此外,本實施形態之比電阻值調整方法中,於比電阻值調整步驟,將藉由中空纖維膜模組2而溶解有調整氣體G的液體L與旁通繞過中空纖維膜模組2之液體L混合。藉此,可無關乎液體L之流量而容易地調整液體L的比電阻值。此時,藉由第一開閉閥8關閉第一流道6a,可抑制調整氣體G的使用量。
然後,於排出步驟中,藉由第一開閉閥8開啟第一流道6a,將蓄積在氣相側區域GA的水自第一開閉閥8排出。藉此,可抑制因蓄積在氣相側區域GA的水而使 氣相側區域GA的調整氣體G變得不能通過中空纖維膜21之情況。因此,藉由定期地或者每當有規定量之水蓄積在氣相側區域GA時,藉由進行排出步驟,可長期地抑制液體L之比電阻值上昇。
[第2實施形態]
其次,對第2實施形態進行說明。第2實施形態基本上與第1實施形態相同,僅在更具備漏出部之點,與第1實施形態不同。因此,以下之說明中,僅對與第1實施形態不同之事項進行說明,且省略與第1實施形態相同之事項的說明。
第2圖為第2實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。如第2圖所示,本實施形態之比電阻值調整裝置1B,具備中空纖維膜模組2、液體供給管3、液體排出管4、氣體供給管5、氣體排出管6、旁通管7、第一開閉閥8、及漏出部12。
漏出部12係以相對於第一開閉閥8並列設置之方式連接於氣體排出管6,且使氣相側區域GA之調整氣體G漏出。漏出部12係為在內部形成有細流道(未圖示)之毛細管狀之構件。再者,於漏出部12不設置如第一開閉閥8之關閉流道之閥。亦即,調整氣體G可常時自漏出部12漏出。
於第一開閉閥8為開狀態之情況下通過第一開閉閥8之流體的流量,係較通過漏出部12的調整氣體G的流量大。換言之,通過漏出部12之調整氣體G的流量,係較在第一開閉閥8為開狀態之情況下通過第一開閉閥8 之流體的流量小。
較佳為,通過漏出部12之調整氣體G的流量,為0[mL/min]以上且1000[mL/min]以下。該情況下,於定期地開閉第一開閉閥8之情況下,越是縮短開狀態之間隔,越可減少通過漏出部12之調整氣體G的流量,並且也可設為0[mL/min]。此外,更佳為,通過漏出部12之調整氣體G的流量,為1[mL/min]以上且500[mL/min]以下,最佳為5[mL/min]以上且100[mL/min]以下。通過漏出部12之調整氣體G的流量,係藉由氣相側區域GA之內壓、及漏出部12的流道直徑之關係所求得。例如,於氣相側區域GA之內壓為0.1[MPa],漏出部12之流道直徑(直徑)為4[cm],流道長度為10[cm]之情況下,通過漏出部12之調整氣體G的流量,為60[L/min]。
其次,對藉由比電阻值調整裝置1B調整液體L之比電阻值的方法進行說明。
於比電阻值調整步驟中,首先,藉由第一開閉閥8將第一流道6a關閉,朝液體供給管3供給液體L,且將調整氣體G供給於氣體供給管5。於是,液體L自液體供給管3被供給於中空纖維膜模組2之液相側區域LA,且朝液體排出管4排出。此外,液體L自液體供給管3以迂迴繞過中空纖維膜模組2的方式通過旁通管7,往液體排出管4排出。調整氣體G自氣體供給管5被供給於中空纖維膜模組2之氣相側區域GA,且朝氣體排出管6排出。然後,往氣體排出管6排出之調整氣體G,自漏出部12漏出。
如此,於自液體供給管3供給於中空纖維膜模 組2之液體L內,除了水蒸氣外,有時還溶解有氧、氮等溶解氣體。再者,溶解氣體還含有水蒸氣。於此種情況下,溶解氣體藉由透過中空纖維膜21而朝氣相側區域GA逆向擴散。於是,氣相側區域GA之調整氣體G的濃度變低(調整氣體G的分壓損失降低),因此調整氣體G相對於液體L的溶解效率降低。
因此,於本實施形態之比電阻值調整裝置1B中,以相對於第一開閉閥8並列設置之方式將漏出部12連接於氣體排出管6,使氣相側區域GA之調整氣體G自漏出部12漏出。藉此,由於調整氣體G自氣體供給管5被持續地供給於氣相側區域GA,所以可抑制氣相側區域GA之調整氣體G的濃度降低。
此外,於本實施形態之比電阻值調整裝置1B中,通過第一開閉閥8之流體的流量,係較通過漏出部12之調整氣體G的流量大。藉此,可一面有效地排出蓄積在氣相側區域GA的水,一面減小自漏出部12排出之調整氣體G的排出量。
此外,於本實施形態之比電阻值調整裝置1B中,藉由將通過漏出部12之調整氣體G的流量設為上述範圍,可一面抑制氣相側區域GA之調整氣體G的濃度降低,一面減小自漏出部12排出之調整氣體G的排出量。
此外,本實施形態之比電阻值調整方法中,於比電阻值調整步驟,使氣相側區域GA之調整氣體G自漏出部12漏出。藉此,由於調整氣體G自氣體供給管5被持續地供給於氣相側區域GA,所以可抑制氣相側區域GA 之調整氣體G的濃度降低。
[第3實施形態]
其次,對第3實施形態進行說明。第3實施形態基本上與第1實施形態相同,僅在更具備複數個旁通管這點與第1實施形態不同。因此,以下的說明中,僅對與第1實施形態不同之事項進行說明,且省略與第1實施形態相同之事項的說明。
第3圖為第3實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。如第3圖所示,本實施形態之比電阻值調整裝置1C,具備中空纖維膜模組2、液體供給管3、液體排出管4、氣體供給管5、氣體排出管6、旁通管7、第一開閉閥8、第二旁通管13、及第二旁通管14。
第二旁通管13係以旁通繞過中空纖維膜模組2之方式連通於液體供給管3及液體排出管4。第二旁通管13係為在內部形成有流道之管狀構件。特別將第二旁通管13內的流道稱為第二流道13a。第二旁通管13之一端部,係於中空纖維膜模組2之上游側且較液體供給管3與旁通管7之連接位置靠下游側,被連接於液體供給管3。第二旁通管13之另一端部,係於中空纖維膜模組2下游側且較液體排出管4與旁通管7的連接位置靠上游側,被連接於液體排出管4。
第二旁通管14,係以旁通繞過中空纖維膜模組2之方式連通於液體供給管3及液體排出管4。第二旁通管14係為在內部形成有流道之管狀構件。特別將第二旁通管14內的流道稱為第二流道14a。第二旁通管14之一端 部,係於中空纖維膜模組2之上游側且較液體供給管3與第二旁通管13的連接位置靠下游側,被連接於液體供給管3。第二旁通管14之另一端部,係於中空纖維膜模組2之下游側且較液體排出管4與第二旁通管13之連接位置靠上游側,被連接於液體排出管4。
因此,供給於液體供給管3之液體L,被分配成通過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4的液體L、迂迴繞過中空纖維膜模組2而自旁通管7流向液體排出管4的液體L、迂迴繞過中空纖維膜模組2而自第二旁通管13流向液體排出管4的液體L、及迂迴繞過中空纖維膜模組2而自第二旁通管14流向液體排出管4的液體L。亦即,供給於液體供給管3之液體L,被分配成通過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4的液體L、及迂迴繞過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4的液體L。此時,以通過中空纖維膜模組2流向液體排出管4之液體L的流量,較迂迴繞過中空纖維膜模組2而流向液體排出管4之液體L的合計流量大的方式,設定旁通管7、第二旁通管13及第二旁通管14之內徑(流道直徑)。
於第二旁通管13連接有第二開閉閥15。第二開閉閥15係對第二旁通管13內的第二流道13a進行開閉。第二開閉閥15,係具備供流體通過之流道(未圖示)、及開閉該流道的閥體(未圖示)之開閉閥。
於第二旁通管14連接有第二開閉閥16。第二開閉閥16係對第二旁通管14內的第二流道14a進行開閉。第二開閉閥16係具備供流體通過的流道(未圖示)、及 開閉該流道之閥體(未圖示)的開閉閥。
其次,對藉由比電阻值調整裝置1C調整液體L之比電阻值的方法進行說明。
於比電阻值調整步驟中,首先,藉由第一開閉閥8將第一流道6a關閉,藉由第二開閉閥15將第二流道13a關閉,藉由第二開閉閥16將第二流道14a關閉,朝液體供給管3供給液體L,且朝氣體供給管5供給調整氣體G。於是,液體L自液體供給管3被供給於中空纖維膜模組2之液相側區域LA,且朝液體排出管4排出。此外,液體L自液體供給管3,以迂迴繞過中空纖維膜模組2之方式通過旁通管7、第二旁通管13及第二旁通管14,往液體排出管4排出。調整氣體G自氣體供給管5供給於中空纖維膜模組2之氣相側區域GA,且往氣體排出管6排出。
於中空纖維膜模組2中,供給於氣相側區域GA的調整氣體G,藉由透過中空纖維膜21而溶解於被供給於液相側區域LA的液體L。然後,藉由中空纖維膜模組2溶解有調整氣體G之液體L、與通過旁通管7、第二旁通管13及第二旁通管14的液體L混合。藉此,可無關乎液體L的流量而容易地調整液體L的比電阻值。
在此,對供給於液體供給管3之液體L的流量下降的情況進行考慮。
流動於中空纖維膜模組2之液體L的壓力損失,係較流動於旁通管7、第二旁通管13、及第二旁通管14的液體L之壓力損失高。因此,若液體L之流量下降,流入中空纖維膜模組2之液體L的流量相對於流入旁通管7 、第二旁通管13及第二旁通管14的液體L之流量的比例變小。其結果,液體L之溶存氣體濃度降低,液體L之比電阻值上昇。
因此,在通常時,藉由第二開閉閥15及第二開閉閥16預先將第二流道13a及第二流道14a開啟。然後,若液體L的流量變小,則藉由第二開閉閥15及第二開閉閥16當中至少一者將第二流道13a及第二流道14a當中至少一者關閉。亦即,既可藉由第二開閉閥15僅關閉第二流道13a,也可藉由第二開閉閥16僅關閉第二流道14a,也可藉由第二開閉閥15及第二開閉閥16將第二流道13a及第二流道14a兩者關閉。於是,旁通繞過中空纖維膜模組2之液體L的壓力損失變大,使液體L變得容易流入中空纖維膜模組2。將第二開閉閥15及第二開閉閥16當中至少一者關閉的時間係可適宜地設定。例如,也可事先測量液體L之比電阻值上昇的流量。然後,在檢測出藉由流量計F測量之液體L的流量已成為液體L之比電阻值上昇的流量後,將第二開閉閥15及第二開閉閥16當中至少一者關閉。
排出步驟係與第1實施形態相同,故而省略說明。
如此,本實施形態之比電阻值調整裝置1C中,在通常時,藉由第二開閉閥15、16預先將第二流道13a、14a開啟,但若液體L之流量變小,則藉由第二開閉閥15、16將第二流道13a、14a關閉。於是,藉由第二開閉閥15、16將第二流道13a、14a關閉,旁通繞過中空纖維 膜模組2之液體L的壓力損失變大。藉此,可抑制流入中空纖維膜模組2之液體L的流量相對於旁通繞過中空纖維膜模組2之液體L的流量的比例變小。其結果,即使液體L之流量下降,仍可抑制液體L之比電阻值上昇。
[第4實施形態]
其次,對第4實施形態進行說明。第4實施形態係將第1~3實施形態組合的形態。即,於第1實施形態中,更具備漏出部,並具備複數個旁通管道。因此,以下之說明中,僅對與第1~3實施形態不同之事項進行說明,且省略與第1~3實施形態相同之事項的說明。
第4圖為第4實施形態之比電阻值調整裝置的示意圖。如第4圖所示,本實施形態之比電阻值調整裝置1D,具有中空纖維膜模組2、液體供給管3、液體排出管4、氣體供給管5、氣體排出管6、旁通管7、第一開閉閥8、漏出部12、第二旁通管13、及第二旁通管14。
漏出部12係與第2實施形態之漏出部12相同。第二旁通管13及第二旁通管14,係與第3實施形態之第二旁通管13及第二旁通管14相同。此外,於第二旁通管13及第二旁通管14,分別連接有與第3實施形態之第二開閉閥15及第二開閉閥16相同的第二開閉閥15及第二開閉閥16。
如此,於本實施形態之比電阻值調整裝置1D中,除了第1實施形態之作用功效外,還可獲得第2及3實施形態的作用功效。
以上,對本發明之實施形態進行說明,但本 發明不限於上述實施形態。例如,於上述實施形態中,對藉由計時器部TM定期地開閉第一開閉閥8的構成進行說明。然而,開閉第一開閉閥8之時間係可適宜地設定。例如,也可於檢測出有規定量之水蓄積在氣相側區域GA或氣體排出管6之情況下,對第一開閉閥8進行開閉。
[實施例]
其次,說明本發明的實施例,但本發明不侷限於以下之實施例。
(實施例1)
實施例1中,使用第3圖所示之第3實施形態的比電阻值調整裝置1C。
作為供給於液體供給管3之液體L,係使用25[℃]之比電阻值為18.2[MΩ‧cm]的超純水。且使供給於液體供給管3之液體L的流量,在5~30[L/min]之間變動。並且將維持一定流量之流量維持時間設為30秒,且分階段地使該流量變動。供給於液體供給管3之液體L的水壓,係設為0.3[MPa]。
作為供給於氣體供給管5之調整氣體G,係使用二氧化碳氣體。二氧化碳氣體之供給源,係使用7[m3]的二氧化碳氣體液化氣瓶。作為壓力調整閥9,係使用二段式壓力調整器及壓力調節閥,且將供給於中空纖維膜模組2之氣相側區域GA的調整氣體G的氣壓設為0.1[MPa]。
作為中空纖維膜模組2,係將聚-4-甲基戊烯-1作為素材且內徑180[μm]、外徑250[μm]的中空纖維膜 21成束,於PP樹脂製的外殼22內,以樹脂將中空纖維膜21之束的兩端固定,獲得具有2.0[m2]之膜面積的外部灌流型之氣體供氣用中空纖維模組(DIC(股)製SEPAREL EF-002A)。中空纖維膜21之二氧化碳氣體透過速度為3.5×10-5[cm3/cm2‧sec‧cmHg]。
然後,於藉由第一開閉閥8將第一流道6a關閉的狀態下,朝液體供給管3供給液體L,並將調整氣體G供給於氣體供給管5。供給於液體供給管3之液體L,被分配成流入中空纖維膜模組2之液相側區域LA的較小流量的液流、迂迴繞過中空纖維膜模組2而朝旁通管7、第二旁通管13及第二旁通管14流入的較大流量的液流,然後,在液體排出管4合流。供給於氣體供給管5之調整氣體G,在藉由壓力調整閥9調整為0.1[MPa]之後,被供給於中空纖維膜模組2之氣相側區域GA。於中空纖維膜模組2中,調整氣體G透過中空纖維膜21而溶解於流入中空纖維膜21內的液相側區域LA的液體L,液體L成為附加有二氧化碳氣體之附加有二氧化碳氣體的超純水。此時,以附加有二氧化碳氣體的超純水之比電阻值成為0.1[MΩ‧cm]之方式,調節第二開閉閥15、16。此外,藉由計時器部TM,每隔15分鐘將第一開閉閥8開啟1秒(1L)。
然後,測量出自液體排出管4排出之附加有二氧化碳氣體的超純水(液體L)的比電阻值。將此測量結果顯示於第5圖。
第5圖中,縱軸顯示所測量之比電阻值,橫軸顯示經過時間。如第5圖所示,於實施例1中,比電阻值 之偏差落在0.1[MΩ‧cm]±0.02[MΩ‧cm]內,基本上沒有發現比電阻值之變化。這可認為是在實施例1中採用了以下之手段而得之結果:即,藉由自氣相側區域GA排出水,有效地抑制了因朝氣相側區域GA逆向擴散之水蒸氣的影響而造成之比電阻值之上昇。
(實施例2)
實施例2中,使用第4圖所示之第4實施形態的比電阻值調整裝置1D。
作為漏出部12,係使用中空纖維毛細管,將通過漏出部12之調整氣體G的流量設為50[ml/min]。此外,藉由計時器部TM,每隔1小時將第一開閉閥81開啟1秒(1L)。除此之外,與實施例1設為相同條件。
然後,測量出自液體排出管4排出之附加有二氧化碳氣體的超純水(液體L)的比電阻值。將此測量結果顯示於第6圖。第6圖中,縱軸顯示測量之比電阻值,橫軸顯示經過時間。
如第6圖所示,實施例2中,比電阻值之偏差落在0.1[MΩ‧cm]±0.005[MΩ‧cm]內,基本上沒有發現比電阻值之變化。這可認為是在實施例2中除了實施例1的手段外還採用了以下之手段而得之結果:即,藉由常時將調整氣體G自氣相側區域GA排出,有效地抑制了因朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體的影響而造成之比電阻值之上昇。
(實施例3-1及實施例3-2)
實施例3-1及實施例3-2中,與實施例2相同,使用第4圖 所示之第4實施形態的比電阻值調整裝置1D。
於實施例3-1中,將第二開閉閥15常時開啟。於實施例3-2中,當藉由流量計F測得之液體L的流量成為10[L/min]以下時,將第二開閉閥15關閉。除此之外,設為與實施例2相同之條件。
然後,於實施例3-1及實施例3-2中,測量自液體排出管4排出的附加有二氧化碳氣體的超純水(液體L)的比電阻值。第7圖顯示實施例3-1之測量結果,第8圖顯示實施例3-2之測量結果。第7圖及第8圖中,縱軸顯示測量的比電阻值,橫軸顯示藉由流量計F測量之液體L的流量(DIW)。
如第7圖所示,於實施例3-1中,當液體L之流量低於10[L/min]時,比電阻值上昇。這可認為是由於以下之因素而造成之結果:即,因液體L之流量變小,液體L變得不易流向中空纖維膜模組2,因此大部分之液體L會迂迴繞過中空纖維膜模組2而朝旁通管7、第二旁通管13及第二旁通管14流入。
另一方面,如第8圖所示,於實施例3-2中,即使液體L之流量為10[L/min]以下,仍可抑制比電阻值之上昇(變動)。這可認為是採用了以下之手段而得之結果:即,藉由在比電阻值開始上昇時(液體L之流量為10[L/min]左右)將第二開閉閥15關閉,液體L變得仍容易流向中空纖維膜模組2。
再者,持續1週進行實施例3-2之測量,未發現被認為是蓄積在氣相側區域GA之水的影響而產生之 比電阻值的變化。
(比較例1)
於比較例1中,使用第9圖所示之比電阻值調整裝置100A。
比電阻值調整裝置100A,基本上與實施例1之比電阻值調整裝置1C(參照第3圖)相同,僅於不具備第一開閉閥8及計時器部TM,並且將氣體排出管6密封這點是與比電阻值調整裝置1C不同。亦即,於比電阻值調整裝置100A中,氣體排出管6中之流體的流動被截斷,流體不會自氣體排出管6排出。
於該比電阻值調整裝置100A中,當藉由流量計F測量之液體L的流量成為10[L/min]以下時,將第二開閉閥15關閉。除此之外,設為與實施例1相同之條件。
然後,測量自液體排出管4排出之附加有二氧化碳氣體的超純水(液體L)的比電阻值。第10圖顯示此測量結果。第10圖中,縱軸顯示測量之比電阻值,橫軸顯示經過時間。
如第10圖所示,於比較例1中,雖在液體L之流量成為10[L/min]以下時,將第二開閉閥15關閉,但設定為0.1[MΩ‧cm]之比電阻值仍上昇至0.145[MΩ‧cm]。這可認為是在比較例1中由於以下之因素而造成之結果:即,因蓄積在氣相側區域GA的水及朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體的影響,造成了比電阻值上昇。
(比較例2)
於比較例2中,使用第11圖所示之比電阻值調整裝置 100B。
比電阻值調整裝置100A,基本上與實施例2之比電阻值調整裝置1D(參照第4圖)相同,僅於不具備第一開閉閥8及計時器部TM這點是與比電阻值調整裝置1D不同。亦即,比電阻值調整裝置100A中,雖調整氣體G自漏出部12漏出,但不能將蓄積在氣相側區域GA的水排出。
除了不開閉第一開閉閥8外,與實施例2設為相同條件。
然後,測量自液體排出管4排出之附加有二氧化碳氣體的超純水(液體L)的比電阻值。第12圖顯示此測量結果。第12圖中,縱軸顯示測量之比電阻值,橫軸顯示經過時間。
如第12圖所示,於比較例2中,設定為0.1[MΩ‧cm]之比電阻值,在經過6小時後,上昇至0.14[MΩ‧cm]。這可認為是在比較例2中由於以下之因素而造成之結果:即,雖多少有改善朝氣相側區域GA逆向擴散之溶解氣體的影響,但仍然會因蓄積在氣相側區域GA之水的影響,而造成比電阻值上昇。
1A‧‧‧比電阻值調整裝置
2‧‧‧中空纖維膜模組
3‧‧‧液體供給管
4‧‧‧液體排出管
5‧‧‧氣體供給管
6‧‧‧氣體排出管
6a‧‧‧第一流道
7‧‧‧旁通管
8‧‧‧第一開閉閥
9‧‧‧壓力調整閥
21‧‧‧中空纖維膜
22‧‧‧外殼
22A‧‧‧液體供給口
22B‧‧‧液體排出口
22C‧‧‧氣體供給口
22D‧‧‧氣體排出口
F‧‧‧流量計
G‧‧‧調整氣體
L‧‧‧液體
P‧‧‧壓力計
TM‧‧‧計時器部

Claims (10)

  1. 一種比電阻值調整裝置,其包含:中空纖維膜模組,其藉由中空纖維膜分隔成被供給調整比電阻值之液體的液相側區域、及被供給調整比電阻值之調整氣體的氣相側區域,且使上述調整氣體溶解於上述液體;液體供給管,其連通於上述液相側區域,且朝上述液相側區域供給上述液體;液體排出管,其連通於上述液相側區域,且將上述液體自上述液相側區域排出;氣體供給管,其連通於上述氣相側區域,且朝上述氣相側區域供給上述調整氣體;氣體排出管,其連通於上述氣相側區域,且將上述調整氣體自上述氣相側區域排出;旁通管,其以旁通繞過上述中空纖維膜模組之方式連通於上述液體供給管及上述液體排出管;及第一開閉閥,其連接於上述氣體排出管,對上述氣體排出管內之第一流道進行開閉,且上述第一開閉閥,係藉由開啟上述第一流道,將蓄積在上述氣相側區域的水排出。
  2. 如請求項1之比電阻值調整裝置,其中更具備計時器部,該計時器部係定期地開閉上述第一開閉閥。
  3. 如請求項1或2之比電阻值調整裝置,其中於上述第一開閉閥為開狀態之情況下,通過上述第一開閉閥之流體的流量為1[L/min]以上且300[L/min]以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之比電阻值調整裝置,其中上述氣體排出管係在上述中空纖維膜模組之下部被連通於上述氣相側區域。
  5. 如請求項1至4中任一項之比電阻值調整裝置,其中更具備漏出部,該漏出部係以相對於上述第一開閉閥並列設置之方式連接於上述氣體排出管,且使上述氣相側區域之上述調整氣體漏出。
  6. 如請求項5之比電阻值調整裝置,其中於上述第一開閉閥為開狀態之情況下通過上述第一開閉閥之流體的流量,係較通過上述漏出部之調整氣體的流量大。
  7. 如請求項6之比電阻值調整裝置,其中通過上述漏出部之上述調整氣體的流量為0[mL/min]以上且1000[mL/min]以下。
  8. 如請求項1至7中任一項之比電阻值調整裝置,其中更具備:第二旁通管,其以旁通繞過上述中空纖維膜模組之方式連通於上述液體供給管及上述液體排出管;及第二開閉閥,其對上述第二旁通管內之第二流道進行開閉。
  9. 一種比電阻值調整方法,係使用中空纖維膜模組對液體之比電阻值進行調整的方法,該中空纖維膜模組係藉由中空纖維膜分隔成被供給調整比電阻值之液體的液相側區域、及被供給調整比電阻值之調整氣體的氣相側區域,且使上述調整氣體溶解於上述液體,該比電阻值調整方法包含: 比電阻值調整步驟,其一面使上述液體通過上述液相側區域一面使上述調整氣體通過上述氣相側區域,而使上述調整氣體溶解於上述液體,並使溶解有上述調整氣體之上述液體與旁通繞過上述中空纖維膜模組之上述液體混合,對上述液體之比電阻值進行調整;及排出步驟,其藉由開閉連通於上述氣相側區域之第一流道的第一開閉閥,將蓄積於上述氣相側區域之水排出,且於上述比電阻值調整步驟中,藉由上述第一開閉閥關閉上述第一流道,於上述排出步驟中,藉由上述第一開閉閥開啟上述第一流道。
  10. 如請求項9之比電阻值調整方法,其中於上述比電阻值調整步驟中,使上述氣相側區域的上述調整氣體自漏出部漏出,該漏出部係以相對於上述第一開閉閥並列設置之方式連通於上述第一流道。
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