WO2025239142A1 - 液体の脱気方法及び脱気モジュール - Google Patents

液体の脱気方法及び脱気モジュール

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WO2025239142A1
WO2025239142A1 PCT/JP2025/015437 JP2025015437W WO2025239142A1 WO 2025239142 A1 WO2025239142 A1 WO 2025239142A1 JP 2025015437 W JP2025015437 W JP 2025015437W WO 2025239142 A1 WO2025239142 A1 WO 2025239142A1
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WO
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liquid
hollow fiber
fiber membranes
extension direction
degassing
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PCT/JP2025/015437
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English (en)
French (fr)
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航 山本
昂汰 ▲高▼石
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DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
Application filed by DIC Corp, Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical DIC Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules

Definitions

  • This disclosure relates to a method and module for degassing a liquid.
  • Patent Document 1 describes a degassing module that uses multiple hollow fiber membranes for degassing.
  • This degassing module is configured by housing a hollow fiber membrane bundle, in which multiple hollow fiber membranes are bundled together in a cylindrical shape, in a cylindrical body.
  • This hollow fiber degassing module is also configured by providing a baffle plate between the hollow fiber membrane bundle and the flow path of the outlet port.
  • the present disclosure therefore aims to provide a liquid degassing method and degassing module that can improve degassing efficiency while suppressing breakage of hollow fiber membranes at high flow rates.
  • the inventors conducted further research to solve the above problems and discovered that by achieving a predetermined relationship between the clearance between the liquid discharge port and multiple hollow fiber membranes, the membrane area of the hollow fiber membranes, and the liquid flow rate, it is possible to prevent hollow fiber membrane rupture even at high flow rates.
  • the present disclosure is based on this discovery.
  • a method for degassing a liquid includes a liquid circulation pipe having a plurality of openings formed therein to form a liquid flow passage; a plurality of hollow fiber membranes arranged around the liquid circulation pipe so as to cover the plurality of openings; a tubular portion accommodating the liquid circulation pipe and the plurality of hollow fiber membranes; a first sealing portion sealing between an end portion of the liquid circulation pipe on the first extension direction side, ends of the plurality of hollow fiber membranes on the first extension direction side, and the tubular portion so that hollow portions of the plurality of hollow fiber membranes open in a first extension direction which is one direction in the extension direction of the liquid circulation pipe; a liquid supply port for supplying liquid to the liquid flow pipe; and a liquid discharge port provided in the cylindrical portion for discharging liquid that has left the liquid flow pipe, so that the hollow portions of the plurality of hollow fiber membranes are suctioned, and the liquid is supplied from the liquid supply port to the liquid flow pipe so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q)
  • the liquid is supplied from the liquid supply port to the liquid circulation pipe so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2, and therefore, even when a liquid is supplied at a high flow rate of 50 m 3 /h or 100 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes from being drawn into the liquid discharge port and breaking, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1. This makes it possible to improve degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes when the flow rate is increased.
  • water may be supplied as the liquid from the liquid supply port to the liquid circulation pipe.
  • water is supplied from the liquid supply port to the liquid circulation pipe, so that water can be degassed at a large flow rate while preventing breakage of the hollow fiber membrane.
  • a degassing module includes a liquid circulation pipe having a plurality of openings formed therein to form a liquid circulation path; a plurality of hollow fiber membranes arranged around the liquid circulation pipe so as to cover the plurality of openings; a tubular portion accommodating the liquid circulation pipe and the plurality of hollow fiber membranes; a first sealing portion sealing between an end portion of the liquid circulation pipe on the first extension direction side, an end portion of the plurality of hollow fiber membranes on the first extension direction side, and the tubular portion so that the hollow portions of the plurality of hollow fiber membranes open in a first extension direction which is one direction in the extension direction of the liquid circulation pipe; the second sealing portion sealing the gap between the end of the liquid flow pipe on the second extension direction side, the end of the plurality of hollow fiber membranes on the second extension direction side, and the tubular portion so as to open in a second extension direction which is the direction opposite to the first sealing portion; a liquid supply port for supplying liquid to the liquid flow pipe; and a liquid discharge port provided
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2, and therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, it is possible to prevent the hollow fiber membranes from being drawn into the liquid discharge port and breaking when liquid is supplied at a high flow rate, such as 50 m 3 /h or 100 m 3 /h. This makes it possible to improve degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes when the flow rate is increased.
  • the degassing module according to the present disclosure is a degassing module used in the liquid degassing method described in [1] or [2], and comprises a liquid circulation pipe having a plurality of openings formed therein to form a liquid circulation passage, a plurality of hollow fiber membranes arranged around the liquid circulation pipe so as to cover the plurality of openings, a tubular portion that houses the liquid circulation pipe and the plurality of hollow fiber membranes, and an end portion of the liquid circulation pipe on the first extension direction side so that the hollow portions of the plurality of hollow fiber membranes open in a first extension direction, which is one direction in the extension direction of the liquid circulation pipe.
  • a first sealing portion that seals the gap between the end of the plurality of hollow fiber membranes on the first extension direction side and the tubular portion
  • a second sealing portion that seals the gap between the end of the liquid distribution pipe on the second extension direction side, the end of the plurality of hollow fiber membranes on the second extension direction side, and the tubular portion so that the hollow portions of the plurality of hollow fiber membranes open in a second extension direction that is the opposite direction to the first extension direction
  • a liquid supply port for supplying liquid to the liquid distribution pipe
  • a liquid discharge port provided in the tubular portion for discharging liquid that has flowed out of the liquid distribution pipe.
  • This degassing module is a degassing module used in the degassing method described in [1] or [2] above. Therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, when liquid is supplied at a high flow rate, such as 50 m 3 /h or 100 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes from being drawn into the liquid discharge port and breaking. This makes it possible to improve degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes when the flow rate is increased.
  • the first sealing portion and the second sealing portion may divide the area inside the tubular portion, with the hollow fiber membranes as the boundary, into an internal area including the hollow portions of the hollow fiber membranes and an external area including the liquid flow path of the liquid flow pipe.
  • the first sealing portion and the second sealing portion divide the area inside the tubular portion, with the hollow fiber membranes as the boundary, into an internal area including the hollow portions of the hollow fiber membranes and an external area including the liquid flow path of the liquid flow pipe. This makes it easy to divide the internal area from the external area.
  • the liquid supply port may be connected to the end of the liquid circulation pipe on the second extension direction side, and the end of the liquid circulation pipe on the first extension direction side may be blocked.
  • the end of the liquid circulation pipe on the first extension direction side is blocked, and the liquid supply port is connected to the end of the liquid circulation pipe on the second extension direction side. Therefore, when liquid is supplied to the liquid supply port, the liquid is supplied to the liquid circulation pipe, exits the liquid circulation pipe through the multiple openings, and comes into contact with the multiple hollow fiber membranes to be degassed. The liquid that has come into contact with the multiple hollow fiber membranes and is then discharged from the liquid discharge port without returning to the liquid circulation pipe.
  • the liquid does not flow in a direction that presses the multiple hollow fiber membranes against the liquid circulation pipe, but rather in a direction that moves the multiple hollow fiber membranes away from the liquid circulation pipe.
  • This makes it possible to suppress an increase in pressure loss when the liquid passes through the multiple hollow fiber membranes, and therefore to suppress a decrease in the liquid flow rate.
  • a relatively low-output liquid supply device can be used to supply liquid to the degassing module.
  • the degassing module described in [6] further comprises a first lid connected to the end of the tubular portion in the first extension direction, a second lid connected to the end of the tubular portion in the second extension direction, and a gas port for discharging gas that has permeated the multiple hollow fiber membranes, and the gas port may be provided in at least one of the first lid and the second lid.
  • the first lid and the second lid are connected to both ends of the tubular portion, and the gas port is provided in at least one of the first lid and the second lid, making it easy to manufacture the degassing module.
  • the first lid portion forms a first end communication space that communicates with the hollow portions of the multiple hollow fiber membranes, and the gas port may have a first end gas port adjacent to the first end communication space and communicating with the first end communication space.
  • the first lid portion forms a first end communication space that communicates with the hollow portions of the multiple hollow fiber membranes, and the gas port has a first end gas port adjacent to the first end communication space and communicating with the first end communication space.
  • the second lid portion may form a second end communication space that is connected to the hollow portions of the multiple hollow fiber membranes, and the gas port may have a second end gas port adjacent to the second end communication space that is connected to the second end communication space.
  • the second lid portion forms a second end communication space that is connected to the hollow portions of the multiple hollow fiber membranes, and the gas port has a second end gas port adjacent to the second end communication space that is connected to the second end communication space.
  • breakage of hollow fiber membranes can be suppressed even at high flow rates.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a degassing module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic front view of the degassing element.
  • 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the degassing element shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the degassing element shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the degassing module shown in FIG. 1.
  • 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the degassing module shown in FIG. 1.
  • 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the degassing module shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of another example of a degassing module.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a degassing module according to an embodiment.
  • the degassing module 1 according to this embodiment is a module for degassing a liquid L.
  • the liquid L is not particularly limited, but may be, for example, tap water, drinking water, pure water, ultrapure water, seawater, industrial water, or other water; an aqueous solution containing ammonium sulfate, a surfactant, or the like; an organic solvent such as alcohol or hydrocarbon; or an ionic liquid.
  • the degassing module 1 includes a degassing element 2, a housing 3, a blocking section 5, and a partition section 7. Note that FIG. 1 shows only the housing 3 in cross section.
  • Figure 2 is a schematic front view of the degassing element.
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in Figure 2.
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the degassing element shown in Figure 2.
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the degassing element shown in Figure 2.
  • the degassing element 2 is used to degas a liquid L.
  • the degassing element 2 includes a liquid circulation pipe 21, a plurality of hollow fiber membranes 22, a first fixing portion 24, and a second fixing portion 25.
  • the liquid flow pipe 21 is a cylindrical member extending in the extension direction D2.
  • One of the two extension directions D2 is referred to as the first extension direction D21, and the other is referred to as the second extension direction D22.
  • the upper side is the first extension direction D21
  • the lower side is the second extension direction D22.
  • the end of the degassing element 2 on the first extension direction D21 side is referred to as the first element end 2a
  • the end of the degassing element 2 on the second extension direction D22 side is referred to as the second element end 2b.
  • the liquid flow pipe 21 forms a liquid flow passage 21a.
  • the liquid flow passage 21a is a flow passage (internal flow passage) through which the liquid L can flow, and is formed by the inner surface of the liquid flow pipe 21.
  • the liquid flow pipe 21 extends over the entire area in the extension direction D2 of the degassing element 2. In other words, the liquid flow pipe 21 extends from the end of the degassing element 2 in the first extension direction D21 to the end of the degassing element 2 in the second extension direction D22.
  • the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 is open in the first extension direction D21 and the second extension direction D22.
  • the opening of the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side is referred to as the first end liquid flow pipe opening 21b, and the opening of the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 on the second extension direction D22 side is referred to as the second end liquid flow pipe opening 21c.
  • the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 is not provided with a baffle or other member that prevents the liquid L from moving in the extension direction D2.
  • the liquid flow pipe 21 has multiple openings 21d formed therein.
  • the multiple openings 21d are holes for allowing the liquid L to flow from the liquid flow passage 21a to the outside of the liquid flow pipe 21, separate from the first end liquid flow pipe opening 21b and the second end liquid flow pipe opening 21c.
  • the multiple openings 21d are holes for allowing the liquid L to flow from the liquid flow passage 21a to the outside of the liquid flow pipe 21 in the radial direction of the liquid flow pipe 21.
  • the multiple openings 21d are formed in the peripheral wall of the liquid flow pipe 21, and open the liquid flow passage 21a to the outside of the liquid flow pipe 21.
  • the multiple hollow fiber membranes 22 extend along the liquid flow pipe 21 and are arranged around the liquid flow pipe 21 so as to cover the multiple openings 21d. "The multiple hollow fiber membranes 22 extend along the liquid flow pipe 21" means that in the initial state (unused state) of the degassing element 2, the multiple hollow fiber membranes 22 extend along the extension direction D2. The multiple hollow fiber membranes 22 form a membrane bundle that is approximately cylindrical overall.
  • the multiple hollow fiber membranes 22 are formed, for example, from a hollow fiber membrane fabric (not shown) woven in the shape of a bamboo blind.
  • the hollow fiber membrane fabric is a fabric made by weaving multiple hollow fiber membranes 22, which serve as weft threads, with warp threads (not shown).
  • the multiple hollow fiber membranes 22 are arranged in the shape of a bamboo blind.
  • the hollow fiber membrane fabric is then wrapped around the liquid distribution pipe 21 so that the multiple hollow fiber membranes 22 extend in the extension direction D2 and cover the multiple openings 21d.
  • the hollow portion 22a of the hollow fiber membrane 22 is a flow path (intra-membrane flow path) through which gas G can flow, and is formed by the inner surface of the hollow fiber membrane 22.
  • the multiple hollow fiber membranes 22 extend over the entire area in the extension direction D2 of the degassing element 2. In other words, the multiple hollow fiber membranes 22 extend from the end of the degassing element 2 in the first extension direction D21 to the end of the degassing element 2 in the second extension direction D22.
  • the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22 are open in the first extension direction D21 and the second extension direction D22. Note that the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22 refer to the hollow portions 22a of each of the multiple hollow fiber membranes 22.
  • first end hollow fiber membrane openings 22b The openings of the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22 on the first extension direction D21 side are referred to as first end hollow fiber membrane openings 22b, and the openings of the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22 on the second extension direction D22 side are referred to as second end hollow fiber membrane openings 22c.
  • the hollow fiber membrane 22 is a hollow fiber membrane that allows gas G to pass through but not liquid L.
  • the material, shape, and configuration of the hollow fiber membrane 22 are not particularly limited.
  • materials for the hollow fiber membrane 22 include polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, and polymethylpentene; silicone resins such as polydimethylsiloxane and its copolymers; and fluororesins such as PTFE and vinylidene fluoride.
  • Examples of the configuration (sidewall shape) of the hollow fiber membrane 22 include porous membranes, microporous membranes, and homogeneous membranes (non-porous membranes) that do not have porosity.
  • Examples of the configuration of the hollow fiber membrane 22 include symmetric membranes (homogeneous membranes) in which the chemical or physical structure of the entire membrane is homogeneous, and asymmetric membranes (heterogeneous membranes) in which the chemical or physical structure of the membrane varies depending on the membrane.
  • An asymmetric membrane is a membrane that has a non-porous dense layer and a porous layer. Non-porous means that it does not have pores that allow liquid to pass through. Porous refers to the presence of pores through which a liquid can pass. In this case, the dense layer may be formed anywhere within the membrane, such as on the surface or inside the porous membrane.
  • Heterogeneous membranes also include composite membranes with different chemical structures and multilayer membranes such as three-layer structures. Heterogeneous membranes using poly-4-methylpentene-1 resin are particularly preferred because they have a dense layer that blocks liquid L.
  • the outer diameter of the hollow fiber membrane 22 is not particularly limited. From the perspective of increasing the membrane area, the outer diameter of the hollow fiber membrane 22 can be, for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 700 ⁇ m or less, and more preferably 400 ⁇ m or less. On the other hand, from the perspective of suppressing breakage, the outer diameter of the hollow fiber membrane 22 can be, for example, 50 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or more, and more preferably 150 ⁇ m or more.
  • the first fixing portion 24 is located at the first element end 2a and fixes the plurality of hollow fiber membranes 22 to the liquid flow pipe 21 so as to seal the gap between the liquid flow pipe 21 and the plurality of hollow fiber membranes 22 and leave the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open.
  • the first fixing portion 24 fixes the end of the plurality of hollow fiber membranes 22 on the first extension direction D21 side to the liquid flow pipe 21.
  • the first fixing portion 24 also seals the gap between the liquid flow pipe 21 and the plurality of hollow fiber membranes 22.
  • the first fixing portion 24 is not provided in the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 or the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22, leaving the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 and the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open.
  • the first fixing portion 24 is formed, for example, from resin.
  • the second fixing portion 25 is located at the second element end 2b and fixes the plurality of hollow fiber membranes 22 to the liquid flow pipe 21 so as to seal the gap between the liquid flow pipe 21 and the plurality of hollow fiber membranes 22 and leave the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open.
  • the second fixing portion 25 fixes the end of the plurality of hollow fiber membranes 22 on the second extension direction D22 side to the liquid flow pipe 21.
  • the second fixing portion 25 also seals the gap between the liquid flow pipe 21 and the plurality of hollow fiber membranes 22.
  • the second fixing portion 25 is not provided in the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 or the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22, leaving the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 and the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open.
  • the second fixing portion 25 is formed, for example, from resin.
  • the multiple hollow fiber membranes 22 are not covered by a member such as a housing, and are exposed to the outside of the degassing element 2 between the first fixing portion 24 and the second fixing portion 25.
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the degassing module shown in Figure 1.
  • Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the degassing module shown in Figure 1.
  • Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the degassing module shown in Figure 1.
  • the housing 3 accommodates the degassing element 2 so that a gap S1 is formed between the degassing element 2 and the housing 3. This gap S1 is a space between the degassing element 2 and the housing 3 through which the liquid L can flow.
  • the housing 3 comprises a cylindrical portion 31 that surrounds the degassing element 2, a first lid portion 32 that is connected to one end of the cylindrical portion 31, and a second lid portion 33 that is connected to the end of the cylindrical portion 31 opposite the first lid portion 32.
  • the tubular portion 31 is formed in a cylindrical shape extending in the extension direction D1.
  • the extension direction D1 is also the opposing direction between the first cover portion 32 and the second cover portion 33.
  • One of the extension directions D1 is referred to as the first extension direction D11, and the other is referred to as the second extension direction D12.
  • the upper side is the first extension direction D11, and the lower side is the second extension direction D12.
  • the tubular portion 31 houses the degassing element 2 so that it surrounds the periphery of the degassing element 2.
  • the tubular portion 31 houses the degassing element 2 so that the extension direction D2 of the degassing element 2 coincides with the extension direction D1 of the tubular portion 31. Therefore, the extension direction D1 of the tubular portion 31 and the extension direction D2 of the degassing element 2 are the same direction.
  • the first lid portion 32 is connected to the end of the tubular portion 31 on the first extension direction D11 side so as to cover the opening of the tubular portion 31 on the first extension direction D11 side.
  • the second lid portion 33 is connected to the end of the tubular portion 31 on the second extension direction D12 side so as to cover the opening of the tubular portion 31 on the second extension direction D12 side.
  • the first lid portion 32 and the second lid portion 33 are detachably connected to the tubular portion 31.
  • the degassing element 2 can be detached and replaced from the tubular portion 31 by removing at least one of the first lid portion 32 and the second lid portion 33 from the tubular portion 31.
  • the detachable connection of the first lid portion 32 and the second lid portion 33 to the tubular portion 31 can be achieved, for example, by screwing, fitting, etc.
  • the volume inside the housing 3 is, for example, 10 L or more and 80 L or less.
  • the inner diameter of the tubular portion 31 is, for example, 10 cm or more and 50 cm or less.
  • the length of the tubular portion 31 in the extension direction D2 is, for example, 30 cm or more and 70 cm or less.
  • the blocking portion 5 blocks the end 21f of the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side.
  • the blocking portion 5 blocks the liquid flow passage 21a at the end 21f of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side.
  • the blocking portion 5 is fitted into the end of the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side.
  • the blocking portion 5 is also called a plug, etc.
  • the blocking portion 5 may be formed integrally with the first lid portion 32.
  • the blocking portion 5 prevents the liquid L supplied to the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 from being discharged from the liquid flow pipe 21 in the first extension direction D21. Therefore, the liquid L is not discharged from the liquid flow pipe 21 in the first extension direction D21, but is discharged radially outward from the liquid flow pipe 21 through the multiple openings 21d formed in the liquid flow pipe 21.
  • the partition 7 divides the area within the housing 3 into an internal region R1 and an external region R2, with the multiple hollow fiber membranes 22 as boundaries.
  • the internal region R1 is an area that includes the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22.
  • the external region R2 is an area that includes the liquid flow passages 21a of the liquid flow pipe 21. Therefore, the hollow fiber membranes 22 form the boundary between the internal region R1 and the external region R2. In other words, the inside (hollow portions 22a) of the hollow fiber membranes 22 forms the internal region R1, and the outside of the hollow fiber membranes 22 forms the external region R2.
  • the multiple hollow fiber membranes 22 prevent the liquid L from passing from the external region R2 to the internal region R1, and allow the gas G (dissolved gas in the liquid L, air bubbles contained in the liquid L, etc.) to pass from the external region R2 to the internal region R1.
  • the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21 is connected to the outside of the liquid flow pipe 21 by multiple openings 21d formed in the liquid flow pipe 21, and therefore the external region R2 also includes the space S2 outside the liquid flow pipe 21 that is connected to the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21.
  • the partition 7 has a first partition 71 and a second partition 72.
  • the first partition 71 seals the gap between the first fixing portion 24 and the cylindrical portion 31 of the degassing element 2.
  • the second partition 72 seals the gap between the second fixing portion 25 and the cylindrical portion 31 of the degassing element 2.
  • the first fixing portion 24 and the first partition portion 71 function as a first sealing portion that seals between the end portion of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side, the end portions of the plurality of hollow fiber membranes 22 on the first extension direction D21 side, and the tubular portion 31, so that the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open to the first extension direction D21 side.
  • the second fixing portion 25 and the second partition portion 72 function as a second sealing portion that seals between the end portion of the liquid flow pipe 21 on the second extension direction D22 side, the end portions of the plurality of hollow fiber membranes 22 on the second extension direction D22 side, and the tubular portion 31, so that the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 open to the second extension direction D22 side.
  • the first fixing portion 24 and first partition portion 71, which function as the first sealing portion, and the second fixing portion 25 and second partition portion 72, which function as the second sealing portion, divide the area inside the tubular portion 31 into an inner region R1 and an outer region R2.
  • a first end communication space S3 is formed on the first extension direction D21 side of the degassing element 2, which is connected to the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22. Furthermore, a second end communication space S4 is formed on the second extension direction D22 side of the degassing element 2, which is connected to the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22. Because the first end communication space S3 and the second end communication space S4 are connected to the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22, they are also part of the internal region R1.
  • the first end communication space S3 is a space surrounded by the first fixing portion 24, first partition portion 71, and first lid portion 32 of the degassing element 2.
  • the first end communication space S3 is also a space adjacent to the first element end portion 2a of the degassing element 2 on the first extension direction D21 side.
  • the first end communication space S3 is also a space adjacent to the first end hollow fiber membrane opening 22b of the degassing element 2.
  • the second end communication space S4 is a space surrounded by the second fixing portion 25, second partition portion 72, and second lid portion 33 of the degassing element 2.
  • the second end communication space S4 is also a space adjacent to the second element end portion 2b of the degassing element 2 on the second extension direction D22 side.
  • the second end communication space S4 is also a space adjacent to the second end hollow fiber membrane opening 22c of the degassing element 2.
  • Space S2 is a space surrounded by the liquid flow pipe 21, multiple hollow fiber membranes 22, first fixing portion 24, second fixing portion 25, tubular portion 31, first partition portion 71, and second partition portion 72 of the degassing element 2. Furthermore, space S2 is adjacent to the first fixing portion 24 and first partition portion 71 of the degassing element 2 on the second extension direction D22 side, and adjacent to the second fixing portion 25 and second partition portion 72 of the degassing element 2 on the first extension direction D21 side.
  • first partition 71 seals the gap between the first fixing portion 24 of the degassing element 2 and the tubular portion 31, thereby fixing the first fixing portion 24 of the degassing element 2 to the tubular portion 31.
  • the second partition 72 seals the gap between the second fixing portion 25 of the degassing element 2 and the tubular portion 31, thereby fixing the second fixing portion 25 of the degassing element 2 to the tubular portion 31.
  • the first partition 71 and the second partition 72 are formed, for example, from resin.
  • the housing 3 has a liquid supply port 35 for supplying liquid L to the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21, a liquid discharge port 36 for discharging liquid L from the liquid flow pipe 21, and a first-end gas port 38 and a second-end gas port 39, which are gas ports for discharging gas that has permeated the multiple hollow fiber membranes 22.
  • the first-end gas port 38 and the second-end gas port 39 are also referred to as vacuum ports, etc.
  • the liquid supply port 35, liquid discharge port 36, first-end gas port 38, and second-end gas port 39 may be configured integrally with the housing 3 or may be separate components from the housing 3.
  • the liquid supply port 35 is provided in the second lid portion 33 and is a port that communicates between the inside and outside of the housing 3.
  • the liquid supply port 35 extends in a pipe-like shape from the second lid portion 33 to the inside of the housing 3 and is connected to the end 21e of the liquid circulation pipe 21 on the second extension direction D22 side.
  • the liquid supply port 35 is also connected to the liquid circulation passage 21a of the liquid circulation pipe 21.
  • the liquid discharge port 36 is provided in the tubular portion 31 and is a port that communicates between the inside and outside of the housing 3.
  • the liquid discharge port 36 is provided, for example, near the end of the tubular portion 31 on the side of the first extension direction D11.
  • the liquid discharge port 36 is adjacent to the space S2 and is connected to the space S2.
  • the first-end gas port 38 is provided in the first lid portion 32 and is a port that connects the inside and outside of the housing 3.
  • the first-end gas port 38 is adjacent to the first-end communication space S3 and is connected to the first-end communication space S3.
  • the second-end gas port 39 is provided in the second lid portion 33 and is a port that connects the inside and outside of the housing 3.
  • the second-end gas port 39 is adjacent to the second-end communication space S4 and is connected to the second-end communication space S4.
  • the first end gas port 38 and the second end gas port 39 of the degassing module 1 are suctioned, and liquid L is supplied to the liquid supply port 35 of the degassing module 1.
  • Suction of the first end gas port 38 and the second end gas port 39 can be performed, for example, by connecting a suction device (not shown) such as a vacuum pump to the first end gas port 38 and the second end gas port 39 via piping or the like and activating this suction device.
  • Liquid L can be supplied to the liquid supply port 35 by connecting a liquid supply device (not shown) such as a liquid feed pump that sends out liquid L via piping or the like to the liquid supply port 35 and activating this liquid supply device.
  • the internal region R1 connected to the first-end gas port 38 and the second-end gas port 39 is suctioned, and the internal region R1 is depressurized. Furthermore, when liquid L is supplied to the liquid supply port 35, the liquid L is supplied to the external region R2 connected to the liquid supply port 35. The liquid L supplied to the liquid supply port 35 is supplied to the liquid flow passage 21a of the liquid flow pipe 21. The liquid L is then discharged into the space S2 from the multiple openings 21d of the liquid flow pipe 21 and comes into contact with the multiple hollow fiber membranes 22.
  • gas G such as dissolved gas in the liquid L and air bubbles contained in the liquid L, permeates the multiple hollow fiber membranes 22. This degasses the liquid L. The degassed liquid L discharged into the space S2 is then discharged from the liquid discharge port 36. Gas G that has permeated the multiple hollow fiber membranes 22 passes through the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22, the first end communication space S3, and the second end communication space S4, and is discharged from the first end gas port 38 and the second end gas port 39.
  • the clearance [m] between the liquid discharge port 36 and the plurality of hollow fiber membranes 22 is defined as C (hereinafter also referred to as "clearance C")
  • the membrane area [ m2 ] of the plurality of hollow fiber membranes 22 is defined as A (hereinafter also referred to as “membrane area A”)
  • the flow rate [ m3 /h] of the liquid L supplied to the liquid circulation pipe 21 is defined as Q (hereinafter also referred to as "flow rate Q").
  • the liquid L supplied to the liquid circulation pipe 21 is, for example, water.
  • the clearance C is the distance between the liquid discharge port 36 and the plurality of hollow fiber membranes 22 at the position where the liquid discharge port 36 and the plurality of hollow fiber membranes 22 are closest to each other.
  • Membrane area A refers to the membrane area of the portion of the multiple hollow fiber membranes 22 that functions as a degassing membrane.
  • the portions of the multiple hollow fiber membranes 22 that are fixed to the first fixing portion 24 and the second fixing portion 25 do not function as degassing membranes. Therefore, membrane area A is the membrane area of the multiple hollow fiber membranes 22 between the first sealing portion (first fixing portion 24 and first partition portion 71) and the second sealing portion (second fixing portion 25 and second partition portion 72), not including the portions of the multiple hollow fiber membranes 22 that are fixed to the first fixing portion 24 and the second fixing portion 25.
  • the flow rate Q can be determined, for example, by measuring the flow rate of liquid L supplied to the liquid supply port 35 or by measuring the flow rate of liquid L discharged from the liquid discharge port 36.
  • the liquid L is supplied from the liquid supply port 35 to the liquid circulation pipe 21 so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • the degassing module 1 is set to satisfy at least one of the following conditions (1) to (4).
  • (1) The clearance C, membrane area A, and flow rate Q are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • Setting the flow rate Q in this manner means, for example, that a liquid supply device (not shown) that supplies liquid L to the liquid supply port 35 is set to supply liquid L at a flow rate Q that satisfies this relationship. Therefore, if the flow rate Q is fixed, it is sufficient that the clearance C and membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ 50) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ 100) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2.
  • Clearance C can be adjusted, for example, by adjusting the inner diameter of the tubular portion 31, the outer diameter of the multiple hollow fiber membranes 22, the position of the degassing element 2 in the radial direction of the tubular portion 31, the inclination of the degassing element 2 relative to the tubular portion 31, etc.
  • clearance C can be set to a predetermined value by setting the inner diameter of the tubular portion 31, the outer diameter of the multiple hollow fiber membranes, the position of the degassing element 2 in the radial direction of the tubular portion 31, the inclination of the degassing element 2 relative to the tubular portion 31, etc.
  • clearance C can be increased by increasing the inner diameter of the tubular portion 31.
  • Clearance C can also be increased by decreasing the outer diameter of the multiple hollow fiber membranes 22. Clearance C can also be increased by shifting the degassing element 2 (liquid flow pipe 21) from the radial center of the tubular portion 31 to the side opposite the liquid discharge port 6, for example, by changing the circumferential thickness of the first partition portion 71 and the second partition portion 72. Additionally, the clearance C can be increased by, for example, changing the circumferential thickness of at least one of the first partition section 71 and the second partition section 72, and tilting the extension direction D2 of the degassing element 2 relative to the extension direction D1 of the tubular section 31 so that the degassing element 2 (liquid circulation pipe 21) is tilted on the side opposite the liquid discharge port 6.
  • Membrane area A can be adjusted, for example, by changing the number of hollow fiber membranes 22, the outer diameter of each of the hollow fiber membranes 22, the length of each of the hollow fiber membranes 22, etc. In other words, by setting the number of hollow fiber membranes 22, the outer diameter of each of the hollow fiber membranes 22, the length of each of the hollow fiber membranes 22, etc., membrane area A can be set to a predetermined value.
  • the liquid L is supplied from the liquid supply port 35 to the liquid circulation pipe 21 so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2. Therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, when the liquid L is supplied at a high flow rate such as 50 m 3 /h or 100 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes 22 from being drawn into the liquid discharge port 36 and breaking. This makes it possible to improve the degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes 22 at high flow rates.
  • water is supplied as liquid L from the liquid supply port 35 to the liquid distribution pipe 21, making it possible to degas water at a large flow rate while suppressing rupture of the hollow fiber membrane 22.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2. Therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, when liquid is supplied at a high flow rate such as 50 m 3 /h or 100 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes 22 from being drawn into the liquid discharge port 36 and breaking. This makes it possible to improve the degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes 22 when the flow rate is increased.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ 50) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2 when the liquid L is supplied from the liquid supply port 35 to the liquid circulation pipe 21 at a flow rate of 50 m 3 /h. Therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, when the liquid L is supplied at a high flow rate of 50 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes 22 from being drawn into the liquid discharge port 36 and breaking. This makes it possible to improve the degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes 22 at high flow rates.
  • the clearance C and the membrane area A are set so as to satisfy the relationship C/(A ⁇ 100) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2 when the liquid L is supplied from the liquid supply port 35 to the liquid circulation pipe 21 at a flow rate of 100 m 3 /h. Therefore, even without providing the baffle plate described in Patent Document 1, when the liquid L is supplied at a high flow rate of 100 m 3 /h, it is possible to prevent the hollow fiber membranes 22 from being drawn into the liquid discharge port 36 and breaking. This makes it possible to improve the degassing efficiency while preventing breakage of the hollow fiber membranes 22 at high flow rates.
  • the first and second sealing portions divide the area within the tubular portion 31, with the hollow fiber membranes 22 as the boundary, into an inner region R1 including the hollow portions 22a of the plurality of hollow fiber membranes 22 and an outer region R2 including the liquid flow passages 21a of the liquid flow pipe 21. This makes it easy to separate the inner region R1 from the outer region R2.
  • the end 21f of the liquid flow pipe 21 on the first extension direction D21 side is blocked, and the liquid supply port 35 is connected to the end 21e of the liquid flow pipe 21 on the second extension direction D22 side. Therefore, when liquid L is supplied to the liquid supply port 35, the liquid L is supplied to the liquid flow pipe 21, exits the liquid flow pipe 21 through the multiple openings 21d, and comes into contact with the multiple hollow fiber membranes 22 to be degassed. The liquid L then comes into contact with the multiple hollow fiber membranes 22 and is discharged from the liquid discharge port 36 without returning to the liquid flow pipe 21.
  • the liquid L does not flow in a direction that presses the multiple hollow fiber membranes 22 against the liquid flow pipe 21, but rather in a direction that moves the multiple hollow fiber membranes 22 away from the liquid flow pipe 21.
  • a relatively low-output liquid supply device can be used to supply liquid L to the degassing module 1.
  • the first lid portion 32 connected to the end of the tubular portion 31 on the first extension direction D11 side forms a first end communication space S3 that communicates with the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22, and the first end gas port 38 is adjacent to the first end communication space S3 and communicates with the first end communication space S3.
  • the second lid portion 33 connected to the end of the tubular portion 31 on the second extension direction D12 side forms a second end communication space S4 that communicates with the hollow portions 22a of the multiple hollow fiber membranes 22, and the second end gas port 39 is adjacent to the second end communication space S4 and communicates with the second end communication space S4.
  • FIG 9 is a schematic cross-sectional view of another example degassing module.
  • the liquid discharge port 36 is located in the center of the tubular portion 31 in the extension direction D1.
  • the gas port is described as being provided on both the first lid portion and the second lid portion, but it may be provided on only one of the first lid portion or the second lid portion.
  • Example 1 As Example 1, a degassing module having the same configuration as the above embodiment was created.
  • the membrane area A of the multiple hollow fiber membranes was 140 m2 , and the clearance C between the liquid discharge port and the multiple hollow fiber membranes was 17.9 ⁇ 10 -3 m (0.0179 m).
  • degassing was performed by supplying water to the liquid supply port for 48 hours at a maximum flow rate Q of 50 m 3 /h. Thereafter, the degassing element was removed from the housing, and the multiple hollow fiber membranes were evaluated for rupture. In the rupture evaluation, a score of A was given when no ruptured hollow fiber membranes were found, and a score of B was given when ruptured hollow fiber membranes were found. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 As Comparative Example 1, a degassing module having the same configuration as the above embodiment was created. In the degassing module of Comparative Example 1, the clearance C between the liquid discharge port and the plurality of hollow fiber membranes was 13.9 ⁇ 10 -3 m (0.0139 m). Then, using the degassing module of Comparative Example 1, degassing was performed by supplying water to the liquid supply port for 2 hours at a maximum flow rate Q of 50 m 3 /h. Thereafter, the degassing element was removed from the housing, and the plurality of hollow fiber membranes were evaluated for rupture. In the rupture evaluation, a case where no ruptured hollow fiber membranes were found was rated A, and a case where ruptured hollow fiber membranes were found was rated B. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Example 1 As shown in Table 1, in Example 1, C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 was 0.256, which is 0.2 or more, and the breakage evaluation of multiple hollow fiber membranes was A. In contrast, in Comparative Example 1, C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 was 0.185, which is less than 0.2, and the breakage evaluation of multiple hollow fiber membranes was B. From these results, it is inferred that by satisfying the relationship C/(A ⁇ Q) ⁇ 10 5 ⁇ 0.2, it is possible to prevent the hollow fiber membranes from being drawn into the liquid discharge port and breaking, even when liquid is supplied at a large flow rate of 50 m 3 /h.

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Abstract

液体流通パイプと、液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、液体流通パイプ及び複数の中空糸膜を収容する筒部と、液体流通パイプの第一延在方向側の端部、複数の中空糸膜の第一延在方向側の端部、及び筒部の間を封止する第一封止部と、液体流通パイプの第二延在方向側の端部、複数の中空糸膜の第二延在方向側の端部、及び筒部の間を封止する第二封止部と、液体供給ポートと、液体排出ポートと、を備える脱気モジュールを用いて液体を脱気する脱気方法であって、複数の中空糸膜の中空部を吸引し、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランスをＣとし、複数の中空糸膜の膜面積をＡとし、液体供給ポートから液体流通パイプに供給される液体の流量をＱとした場合、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、液体供給ポートから液体流通パイプに前記液体を供給する。

Description

液体の脱気方法及び脱気モジュール
　本開示は、液体の脱気方法及び脱気モジュールに関する。
　特許文献１には、複数の中空糸膜を用いて脱気する脱気モジュールが記載されている。この脱気モジュールは、複数の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束が筒体に収容されて構成されている。また、この中空糸脱気モジュールは、中空糸膜束と出口ポートの流路との間にバッフル板を設けて構成されている。
中国特許出願公開第１１００５２０６０号明細書
　脱気モジュールに大流量で通液する場合、特許文献１に記載されたバッフル板が設けられていると、流路が狭められるため、液体の圧力損失が増加する。また、液体に偏流が発生して、中空糸膜への液体の接触時間が短くなる。その結果、脱気効率が低下するという問題が発生する。そこで、脱気効率を向上させるために、特許文献１に記載されたバッフル板を外した脱気モジュールに大流量で通液したところ、中空糸膜が出口ポートに引き込まれるという問題が新たに発生した。
　そこで、本開示は、大流量化した際の中空糸膜の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる液体の脱気方法及び脱気モジュールを提供することを課題とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するために、更に研究を進めたところ、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランス、中空糸膜の膜面積、及び液体の流量が所定の関係となるようにすることで、大流量化しても中空糸膜の破断を抑制することができるとの知見を得た。本開示は、上記知見に基づきなされたものである。
［１］　本開示に係る液体の脱気方法は、複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、複数の開口を覆うように液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、液体流通パイプ及び複数の中空糸膜を収容する筒部と、複数の中空糸膜の中空部が液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第一延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第一延在方向側の端部と、筒部と、の間を封止する第一封止部と、複数の中空糸膜の中空部が延在方向における第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第二延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第二延在方向側の端部と、筒部と、の間を封止する第二封止部と、液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、筒部に設けられて液体流通パイプから出た液体を排出するための液体排出ポートと、備える脱気モジュールを用いて液体を脱気する脱気方法であって、複数の中空糸膜の中空部を吸引し、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランスをＣとし、複数の中空糸膜の膜面積をＡとし、液体供給ポートから液体流通パイプに供給される液体の流量をＱとした場合、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、液体供給ポートから液体流通パイプに液体を供給する。
　この液体の脱気方法では、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、液体供給ポートから液体流通パイプに液体を供給するため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈ又は１００ｍ３／ｈのような大流量で液体を供給した場合に、中空糸膜が液体排出ポートに引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
［２］　［１］に記載の液体の脱気方法において、液体供給ポートから液体流通パイプに、液体として水を供給してもよい。この液体の脱気方法では、液体供給ポートから液体流通パイプに水を供給するため、中空糸膜の破断を抑制しつつ、大流量で水を脱気することができる。
［３］　本開示に係る脱気モジュールは、複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、複数の開口を覆うように液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、液体流通パイプ及び複数の中空糸膜を収容する筒部と、複数の中空糸膜の中空部が液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第一延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第一延在方向側の端部と、筒部との間を封止する第一封止部と、複数の中空糸膜の中空部が延在方向における第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第二延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第二延在方向側の端部と、筒部と、の間を封止する第二封止部と、液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、筒部に設けられて液体流通パイプから出た液体を排出するための液体排出ポートと、を備え、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランスをＣとし、複数の中空糸膜の膜面積をＡとし、液体供給ポートから液体流通パイプに供給される液体の流量をＱとした場合、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランス及び膜面積が設定されている。
　この脱気モジュールでは、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されているため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈ又は１００ｍ３／ｈのような大流量で液体を供給した場合に、中空糸膜が液体排出ポートに引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
［４］　本開示に係る脱気モジュールは、［１］又は［２］に記載の液体の脱気方法に用いる脱気モジュールであって、複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、複数の開口を覆うように液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、液体流通パイプ及び複数の中空糸膜を収容する筒部と、複数の中空糸膜の中空部が液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第一延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第一延在方向側の端部と、筒部との間を封止する第一封止部と、複数の中空糸膜の中空部が延在方向における第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、液体流通パイプの第二延在方向側の端部と、複数の中空糸膜の第二延在方向側の端部と、筒部と、の間を封止する第二封止部と、液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、筒部に設けられて液体流通パイプから出た液体を排出するための液体排出ポートと、を備える。
　この脱気モジュールは、上記の［１］又は［２］に記載の脱気方法に用いる脱気モジュールである。このため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈ又は１００ｍ３／ｈのような大流量で液体を供給した場合に、中空糸膜が液体排出ポートに引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
［５］　［３］又は［４］に記載の脱気モジュールにおいて、第一封止部及び第二封止部は、筒部内の領域を、複数の中空糸膜を境界として、複数の中空糸膜の中空部を含む内部領域と液体流通パイプの液体流通路を含む外部領域とに仕切ってもよい。この脱気モジュールでは、第一封止部及び第二封止部が、筒部内の領域を、複数の中空糸膜を境界として、複数の中空糸膜の中空部を含む内部領域と液体流通パイプの液体流通路を含む外部領域とに仕切る。このため、内部領域と外部領域とを容易に仕切ることができる。
［６］　［３］～［５］の何れかに記載の脱気モジュールにおいて液体供給ポートは、液体流通パイプの第二延在方向側の端部に接続されており、液体流通パイプの第一延在方向側の端部は、塞がれていてもよい。この脱気モジュールでは、液体流通パイプの第一延在方向側の端部が塞がれており、液体供給ポートが液体流通パイプの第二延在方向側の端部に接続されている。このため、液体供給ポートに液体を供給すると、液体は、液体流通パイプに供給され、複数の開口から液体流通パイプの外側に出て、複数の中空糸膜に接触して脱気される。その後、複数の中空糸膜に接触して脱気された液体は、液体流通パイプに戻ることなく、液体排出ポートから排出される。つまり、液体は、複数の中空糸膜を液体流通パイプに押し付ける方向に流れて行かずに、複数の中空糸膜を液体流通パイプから離す方向に流れて行く。これにより、液体が複数の中空糸膜を通過する際の圧力損失の増加を抑制することができるため、液体の流量の低下を抑制することができる。その結果、例えば、脱気モジュールに液体を供給するための液体供給装置として比較的低出力のものを採用することができる。
［７］　［６］に記載の脱気モジュールにおいて、筒部の第一延在方向側の端部に接続される第一蓋部と、筒部の第二延在方向側の端部に接続される第二蓋部と、複数の中空糸膜を透過したガスを排出するためのガスポートと、を更に備え、ガスポートは、第一蓋部及び第二蓋部の少なくとも一方に設けられていてもよい。この脱気モジュールでは、筒部の両端部に第一蓋部及び第二蓋部が接続されており、ガスポートが第一蓋部及び第二蓋部の少なくとも一方に設けられているため、脱気モジュールを容易に製造することができる。
［８］　［７］に記載の脱気モジュールにおいて、第一蓋部は、複数の中空糸膜の中空部に連通される第一端連通空間を形成しており、ガスポートは、第一端連通空間に隣接して第一端連通空間に連通される第一端ガスポートを有してもよい。この脱気モジュールでは、第一蓋部が、複数の中空糸膜の中空部に連通される第一端連通空間を形成しており、ガスポートが、第一端連通空間に隣接して第一端連通空間に連通される第一端ガスポートを有する。このため、第一延在方向側の端から複数の中空糸膜の中空部を吸引することができる脱気モジュールを容易に製造することができる。
［９］　［７］又は［８］に記載の脱気モジュールにおいて、第二蓋部は、複数の中空糸膜の中空部に連通される第二端連通空間を形成しており、ガスポートは、第二端連通空間に隣接して第二端連通空間に連通される第二端ガスポートを有してもよい。この脱気モジュールでは、第二蓋部が、複数の中空糸膜の中空部に連通される第二端連通空間を形成しており、ガスポートが、第二端連通空間に隣接して第二端連通空間に連通される第二端ガスポートを有する。このため、第二延在方向側の端から複数の中空糸膜の中空部を吸引することができる脱気モジュールを容易に製造することができる。
　本開示によれば、大流量化しても中空糸膜の破断を抑制することができる。
実施形態に係る脱気モジュールの概略断面図である。 脱気エレメントの概略正面図である。 図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。 図２に示す脱気エレメントの一部を示す概略断面図である。 図２に示す脱気エレメントの一部を示す概略断面図である。 図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。 図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。 図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。 他の例の脱気モジュールの概略断面図である。
　以下、図面を参照して、実施形態の脱気モジュール及び液体の脱気方法について説明する。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。
［脱気モジュール］
　図１は、実施形態に係る脱気モジュールの概略断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る脱気モジュール１は、液体Ｌを脱気するためのモジュールである。液体Ｌは、特に限定されるものではないが、例えば、水道水、飲料水、純水、超純水、海水、工業用水等の水、硫酸アンモニウム、界面活性剤等を溶解させた水溶液、アルコール、炭化水素等の有機溶剤、イオン性液体等である。脱気モジュール１は、脱気エレメント２と、ハウジング３と、閉塞部５と、仕切部７と、を備える。なお、図１では、ハウジング３のみ断面で示している。
　図２は、脱気エレメントの概略正面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。図４は、図２に示す脱気エレメントの一部を示す概略断面図である。図５は、図２に示す脱気エレメントの一部を示す概略断面図である。図１～図５に示すように、脱気エレメント２は、液体Ｌを脱気するためのものである。脱気エレメント２は、液体流通パイプ２１と、複数の中空糸膜２２と、第一固定部２４と、第二固定部２５と、を備える。
　液体流通パイプ２１は、延在方向Ｄ２に延在する円筒状の部材である。延在方向Ｄ２の両方向のうち、一方の方向を第一延在方向Ｄ２１といい、他方の方向を第二延在方向Ｄ２２という。図２では、上方が第一延在方向Ｄ２１となり、下方が第二延在方向Ｄ２２となる。脱気エレメント２の第一延在方向Ｄ２１側の端部を、第一エレメント端部２ａといい、脱気エレメント２の第二延在方向Ｄ２２側の端部を、第二エレメント端部２ｂという。
　液体流通パイプ２１は、液体流通路２１ａを形成している。液体流通路２１ａは、液体Ｌが流通可能な流路（パイプ内流路）であり、液体流通パイプ２１の内周面により形成される。液体流通パイプ２１は、脱気エレメント２の延在方向Ｄ２における全域に延びている。つまり、液体流通パイプ２１は、脱気エレメント２の第一延在方向Ｄ２１の端から脱気エレメント２の第二延在方向Ｄ２２の端まで延びている。液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａは、第一延在方向Ｄ２１及び第二延在方向Ｄ２２に開放されている。液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａの第一延在方向Ｄ２１側の開口を、第一端液体流通パイプ開口２１ｂといい、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａの第二延在方向Ｄ２２側の開口を、第二端液体流通パイプ開口２１ｃという。なお、脱気エレメント２においては、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに、液体Ｌの延在方向Ｄ２への移動を阻止するバッフル等の部材が設けられていない。
　液体流通パイプ２１には、複数の開口２１ｄが形成されている。複数の開口２１ｄは、第一端液体流通パイプ開口２１ｂ及び第二端液体流通パイプ開口２１ｃとは別に液体流通路２１ａから液体流通パイプ２１の外側に液体Ｌを出すための穴である。つまり、複数の開口２１ｄは、液体流通パイプ２１の径方向において液体流通路２１ａから液体流通パイプ２１の外側に液体Ｌを出すための穴である。複数の開口２１ｄは、液体流通パイプ２１の周壁に形成されて、液体流通路２１ａを液体流通パイプ２１の外側に開放している。
　複数の中空糸膜２２は、液体流通パイプ２１に沿って延びて、複数の開口２１ｄを覆うように液体流通パイプ２１の周囲に配置されている。複数の中空糸膜２２が液体流通パイプ２１に沿って延びているとは、脱気エレメント２の初期状態（未使用状態）において、複数の中空糸膜２２が延在方向Ｄ２に沿って延びていることをいう。複数の中空糸膜２２は、全体として略円筒状の膜束となっている。
　複数の中空糸膜２２は、例えば、簾状に織られた中空糸膜織物（不図示）により形成される。中空糸膜織物は、緯糸となる複数の中空糸膜２２と経糸（不図示）とが織られた織物である。中空糸膜織物では、複数の中空糸膜２２が簾状に配置されている。そして、複数の中空糸膜２２が延在方向Ｄ２に延びて複数の開口２１ｄを覆うように、中空糸膜織物が液体流通パイプ２１に巻き付けられている。
　中空糸膜２２の中空部２２ａは、ガスＧが流通可能な流路（膜内流路）であり、中空糸膜２２の内周面により形成される。複数の中空糸膜２２は、脱気エレメント２の延在方向Ｄ２における全域に延びている。つまり、複数の中空糸膜２２は、脱気エレメント２の第一延在方向Ｄ２１の端から脱気エレメント２の第二延在方向Ｄ２２の端まで延びている。複数の中空糸膜２２の中空部２２ａは、第一延在方向Ｄ２１及び第二延在方向Ｄ２２に開放されている。なお、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａは、複数の中空糸膜２２のそれぞれの中空部２２ａをいう。複数の中空糸膜２２の中空部２２ａの第一延在方向Ｄ２１側の開口を、第一端中空糸膜開口２２ｂといい、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａの第二延在方向Ｄ２２側の開口を、第二端中空糸膜開口２２ｃという。
　中空糸膜２２は、ガスＧは透過するが液体Ｌは透過しない中空糸状の膜である。中空糸膜２２の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されない。中空糸膜２２の素材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリジメチルシロキサンその共重合体などのシリコン系樹脂、ＰＴＦＥ、フッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、が挙げられる。中空糸膜２２の膜形状（側壁の形状）としては、例えば、多孔質膜、微多孔膜、多孔質を有さない均質膜（非多孔膜）、が挙げられる。中空糸膜２２の膜形態としては、例えば、膜全体の化学的あるいは物理的構造が均質な対称膜（均質膜）、膜の化学的あるいは物理的構造が膜の部分によって異なる非対称膜（不均質膜）、が挙げられる。非対称膜（不均質膜）は、非多孔質の緻密層と多孔質の多孔質層とを有する膜である。非多孔質とは、液体が通過可能な孔を有しないことをいう。多孔質とは、液体が通過可能な孔を有することをいう。この場合、緻密層は、膜の表層部分又は多孔質膜内部等、膜中のどこに形成されていてもよい。不均質膜には、化学構造の異なる複合膜、３層構造のような多層構造膜も含まれる。特にポリ４－メチルペンテン－１樹脂を用いた不均質膜は、液体Ｌを遮断する緻密層を有するため、特に好ましい。
　中空糸膜２２の外径は、特に限定されるものではない。膜面積を増大する観点から、中空糸膜２２の外径は、例えば、１０００μｍ以下、好ましくは７００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下とすることができる。一方、破断を抑制する観点から、中空糸膜２２の外径は、例えば、５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは１５０μｍ以上とすることができる。
　第一固定部２４は、第一エレメント端部２ａに位置して、液体流通パイプ２１及び複数の中空糸膜２２の間を封止して複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを開口するように複数の中空糸膜２２を液体流通パイプ２１に固定している。つまり、第一固定部２４は、複数の中空糸膜２２の第一延在方向Ｄ２１側の端部を液体流通パイプ２１に固定している。そして、第一固定部２４は、液体流通パイプ２１及び複数の中空糸膜２２の間を封止している。また、第一固定部２４は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａ及び複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに設けられていないことで、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａ及び複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを開口している。第一固定部２４は、例えば、樹脂により形成されている。
　第二固定部２５は、第二エレメント端部２ｂに位置して、液体流通パイプ２１及び複数の中空糸膜２２の間を封止して複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを開口するように複数の中空糸膜２２を液体流通パイプ２１に固定している。つまり、第二固定部２５は、複数の中空糸膜２２の第二延在方向Ｄ２２側の端部を液体流通パイプ２１に固定している。そして、第二固定部２５は、液体流通パイプ２１及び複数の中空糸膜２２の間を封止している。また、第二固定部２５は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａ及び複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに設けられていないことで、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａ及び複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを開口している。第二固定部２５は、例えば、樹脂により形成されている。
　なお、複数の中空糸膜２２は、ハウジング等の部材に覆われておらず、第一固定部２４と第二固定部２５との間において脱気エレメント２の外側に露出している。
　図６は、図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。図７は、図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。図８は、図１に示す脱気モジュールの一部を示す概略断面図である。図１、図２、及び図６～図８に示すように、ハウジング３は、脱気エレメント２との間に隙間Ｓ１が形成されるように脱気エレメント２を収容する。この隙間Ｓ１は、脱気エレメント２とハウジング３との間の、液体Ｌが流通可能な空間である。
　ハウジング３は、脱気エレメント２の周囲を囲う筒部３１と、筒部３１の一方側の端部に接続される第一蓋部３２と、筒部３１の第一蓋部３２とは反対側の端部に接続される第二蓋部３３と、を備えている。
　筒部３１は、延在方向Ｄ１に延びる円筒状に形成されている。延在方向Ｄ１は、第一蓋部３２と第二蓋部３３との対向方向でもある。延在方向Ｄ１の両方向のうち、一方の方向を第一延在方向Ｄ１１といい、他方の方向を第二延在方向Ｄ１２という。図１では、上方が第一延在方向Ｄ１１となり、下方が第二延在方向Ｄ１２となる。筒部３１は、脱気エレメント２の周囲を囲うように脱気エレメント２を収容している。本実施形態では、筒部３１は、脱気エレメント２の延在方向Ｄ２が、筒部３１の延在方向Ｄ１と一致するように、脱気エレメント２を収容している。このため、筒部３１の延在方向Ｄ１と脱気エレメント２の延在方向Ｄ２とは同じ方向となっている。
　第一蓋部３２は、筒部３１の第一延在方向Ｄ１１側の開口を覆うように、筒部３１の第一延在方向Ｄ１１側の端部に接続されている。第二蓋部３３は、筒部３１の第二延在方向Ｄ１２側の開口を覆うように、筒部３１の第二延在方向Ｄ１２側の端部に接続されている。第一蓋部３２及び第二蓋部３３は、筒部３１に対して着脱可能に接続されている。そして、ハウジング３では、筒部３１に対して第一蓋部３２及び第二蓋部３３の少なくとも一方を外すことで、筒部３１から脱気エレメント２を着脱して交換することが可能となっている。筒部３１に対する第一蓋部３２及び第二蓋部３３の着脱可能な接続は、例えば、螺合、嵌合等により行うことができる。
　大容量の液体Ｌの脱気を可能とする観点から、ハウジング３内の容積は、例えば、１０　Ｌ以上８０　Ｌ以下となっている。同様の観点から、筒部３１の内径は、例えば、１０　ｃｍ以上５０　ｃｍ以下となっている。同様の観点から、筒部３１の延在方向Ｄ２における長さは、例えば、３０　ｃｍ以上７０　ｃｍ以下となっている。
　閉塞部５は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａの第一延在方向Ｄ２１側の端部２１ｆを塞いでいる。つまり、閉塞部５は、液体流通パイプ２１の第一延在方向Ｄ２１側の端部２１ｆにおいて、液体流通路２１ａを塞いでいる。閉塞部５は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａの第一延在方向Ｄ２１側の端部に嵌め込まれている。閉塞部５は、プラグ等とも呼ばれる。なお、閉塞部５は、第一蓋部３２と一体的に形成されていてもよい。閉塞部５は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに供給された液体Ｌが液体流通パイプ２１から第一延在方向Ｄ２１に排出されるのを阻止する。このため、液体Ｌは、液体流通パイプ２１から第一延在方向Ｄ２１に排出されることなく、液体流通パイプ２１に形成された複数の開口２１ｄから液体流通パイプ２１の径方向外側に排出される。
　なお、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａには、閉塞部５以外に、液体Ｌの延在方向Ｄ２への移動を阻止する部材が設けられていない。
　仕切部７は、ハウジング３内の領域を、複数の中空糸膜２２を境界として、内部領域Ｒ１と外部領域Ｒ２とに仕切る。内部領域Ｒ１は、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを含む領域である。外部領域Ｒ２は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａを含む領域である。このため、中空糸膜２２の膜が、内部領域Ｒ１と外部領域Ｒ２との境界となる。つまり、中空糸膜２２の内側（中空部２２ａ）が内部領域Ｒ１となり、中空糸膜２２の外側が外部領域Ｒ２となる。そして、複数の中空糸膜２２は、外部領域Ｒ２から内部領域Ｒ１への液体Ｌの透過を阻止し、外部領域Ｒ２から内部領域Ｒ１へのガスＧ（液体Ｌの溶存気体、液体Ｌに含まれる気泡等）の透過を許容する。なお、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａは、液体流通パイプ２１に形成された複数の開口２１ｄにより液体流通パイプ２１の外側と連通されているため、外部領域Ｒ２には、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに連通された液体流通パイプ２１の外側の空間Ｓ２も含まれる。
　仕切部７は、第一仕切部７１と、第二仕切部７２と、を有する。第一仕切部７１は、脱気エレメント２の第一固定部２４と筒部３１との間を封止している。また、第二仕切部７２は、脱気エレメント２の第二固定部２５と筒部３１との間を封止している。
　このため、第一固定部２４及び第一仕切部７１は、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａが第一延在方向Ｄ２１側に開口するように、液体流通パイプ２１の第一延在方向Ｄ２１側の端部と、複数の中空糸膜２２の第一延在方向Ｄ２１側の端部と、筒部３１と、の間を封止する第一封止部として機能する。また、第二固定部２５及び第二仕切部７２は、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａが第二延在方向Ｄ２２側に開口するように、液体流通パイプ２１の第二延在方向Ｄ２２側の端部と、複数の中空糸膜２２の第二延在方向Ｄ２２側の端部と、筒部３１と、の間を封止する第二封止部として機能する。そして、第一封止部として機能する第一固定部２４及び第一仕切部７１と第二封止部として機能する第二固定部２５及び第二仕切部７２とは、筒部３１内の領域を、内部領域Ｒ１と外部領域Ｒ２とに仕切っている。
　脱気エレメント２の第一延在方向Ｄ２１側には、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに連通された第一端連通空間Ｓ３が形成されている。また、脱気エレメント２の第二延在方向Ｄ２２側には、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに連通された第二端連通空間Ｓ４が形成されている。第一端連通空間Ｓ３及び第二端連通空間Ｓ４は、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに連通されているため、内部領域Ｒ１の一部でもある。
　第一端連通空間Ｓ３は、脱気エレメント２の第一固定部２４、第一仕切部７１、及び第一蓋部３２に囲まれた空間である。また、第一端連通空間Ｓ３は、脱気エレメント２の第一エレメント端部２ａの第一延在方向Ｄ２１側に隣接した空間である。また、第一端連通空間Ｓ３は、脱気エレメント２の第一端中空糸膜開口２２ｂに隣接した空間である。
　第二端連通空間Ｓ４は、脱気エレメント２の第二固定部２５、第二仕切部７２、及び第二蓋部３３に囲まれた空間である。また、第二端連通空間Ｓ４は、脱気エレメント２の第二エレメント端部２ｂの第二延在方向Ｄ２２側に隣接した空間である。また、第二端連通空間Ｓ４は、脱気エレメント２の第二端中空糸膜開口２２ｃに隣接した空間である。
　空間Ｓ２は、脱気エレメント２の液体流通パイプ２１、複数の中空糸膜２２、第一固定部２４、及び第二固定部２５と、筒部３１と、第一仕切部７１と、第二仕切部７２と、に囲まれた空間である。また、空間Ｓ２は、脱気エレメント２の第一固定部２４及び第一仕切部７１の第二延在方向Ｄ２２側に隣接するとともに脱気エレメント２の第二固定部２５及び第二仕切部７２の第一延在方向Ｄ２１側に隣接した空間である。
　また、第一仕切部７１は、脱気エレメント２の第一固定部２４と筒部３１との間を封止することで、脱気エレメント２の第一固定部２４を筒部３１に固定している。第二仕切部７２は、脱気エレメント２の第二固定部２５と筒部３１との間を封止することで、脱気エレメント２の第二固定部２５を筒部３１に固定している。第一仕切部７１及び第二仕切部７２は、例えば、樹脂により形成されている。
　ハウジング３は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに液体Ｌを供給するための液体供給ポート３５と、液体流通パイプ２１から出た液体Ｌを排出するための液体排出ポート３６と、複数の中空糸膜２２を透過したガスを排出するためのガスポートである第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９と、を有している。なお、真空モードで液体Ｌを脱気する場合、第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９は、真空ポート等とも呼ばれる。液体供給ポート３５、液体排出ポート３６、第一端ガスポート３８、及び第二端ガスポート３９は、ハウジング３と一体的に構成されていてもよく、ハウジング３とは別の部材であってもよい。
　液体供給ポート３５は、第二蓋部３３に設けられて、ハウジング３の内外を連通するポートである。液体供給ポート３５は、第二蓋部３３からハウジング３の内側にパイプ状に延びて、液体流通パイプ２１の第二延在方向Ｄ２２側の端部２１ｅに接続されている。そして、液体供給ポート３５は、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに連通されている。
　液体排出ポート３６は、筒部３１に設けられて、ハウジング３の内外を連通するポートである。液体排出ポート３６は、例えば、筒部３１の第一延在方向Ｄ１１側の端部近傍に設けられている。液体排出ポート３６は、空間Ｓ２に隣接して、空間Ｓ２に連通されている。
　第一端ガスポート３８は、第一蓋部３２に設けられて、ハウジング３の内外を連通するポートである。第一端ガスポート３８は、第一端連通空間Ｓ３に隣接して、第一端連通空間Ｓ３に連通されている。
　第二端ガスポート３９は、第二蓋部３３に設けられて、ハウジング３の内外を連通するポートである。第二端ガスポート３９は、第二端連通空間Ｓ４に隣接して、第二端連通空間Ｓ４に連通されている。
［液体の脱気方法］
　次に、脱気モジュール１を用いた液体Ｌの脱気方法について説明する。ここでは、液体Ｌの脱気方法の一例として、真空モードにより液体Ｌを脱気する方法について説明する。
　この脱気方法では、脱気モジュール１の第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９を吸引するとともに、脱気モジュール１の液体供給ポート３５に液体Ｌを供給する。第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９の吸引は、例えば、配管等を介して真空ポンプ等の吸引装置（不図示）と第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９とを接続し、この吸引装置を作動させることにより行うことができる。液体供給ポート３５への液体Ｌの供給は、例えば、配管等を介して液体Ｌを送り出す送液ポンプ等の液体供給装置（不図示）と液体供給ポート３５とを接続し、この液体供給装置を作動させることにより行うことができる。
　第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９を吸引すると、第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９に連通された内部領域Ｒ１が吸引され、内部領域Ｒ１が減圧された状態となる。また、液体供給ポート３５に液体Ｌに供給すると、液体Ｌは、液体供給ポート３５に連通された外部領域Ｒ２に供給される。液体供給ポート３５に供給された液体Ｌは、液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａに供給される。そして、液体Ｌは、液体流通パイプ２１の複数の開口２１ｄから空間Ｓ２に排出され、複数の中空糸膜２２に接触する。このとき、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａが減圧された状態となっているため、液体Ｌの溶存気体、液体Ｌに含まれる気泡等のガスＧが複数の中空糸膜２２を透過する。これにより液体Ｌが脱気される。空間Ｓ２に排出されて脱気された液体Ｌは、液体排出ポート３６から排出される。複数の中空糸膜２２を透過したガスＧは、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａ、第一端連通空間Ｓ３、及び第二端連通空間Ｓ４を通って、第一端ガスポート３８及び第二端ガスポート３９から排出される。
［液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランス］
　ここで、空間Ｓ２から液体排出ポート３６に流れ込む液体Ｌは、その流水力によって、複数の中空糸膜２２を液体排出ポート３６に引き込もうとする。液体Ｌの流量が増加すると、この流水力はさらに強まり、さらに強く複数の中空糸膜２２を液体排出ポート３６に引き込もうとする。複数の中空糸膜２２の一部が液体排出ポート３６に引き込まれると、複数の中空糸膜２２の一部が、液体排出ポート３６のエッジに押し当てられる等して破断する恐れがある。そこで、本実施形態では、液体Ｌの流量が大流量になっても、複数の中空糸膜２２の一部が液体排出ポート３６に引き込まれて破断するのを抑制することができるように構成されている。
　詳しく説明すると、液体排出ポート３６と複数の中空糸膜２２との間のクリアランス［ｍ］をＣ（以下、「クリアランスＣ」ともいう）とし、複数の中空糸膜２２の膜面積［ｍ２］をＡ（以下、「膜面積Ａ」ともいう）とし、液体流通パイプ２１に供給される液体Ｌの流量［ｍ３／ｈ］をＱ（以下、「流量Ｑ」ともく）とする。液体流通パイプ２１に供給される液体Ｌは、例えば、水である。クリアランスＣは、液体排出ポート３６と複数の中空糸膜２２とが最も近接した位置における液体排出ポート３６と複数の中空糸膜２２との離間距離である。
　膜面積Ａは、複数の中空糸膜２２のうちの、脱気膜として機能する部分の膜面積をいう。複数の中空糸膜２２のうちの第一固定部２４及び第二固定部２５に固定されている部分は、脱気膜として機能しない。このため、膜面積Ａは、複数の中空糸膜２２のうちの第一固定部２４及び第二固定部２５に固定されている部分を含まない、第一封止部（第一固定部２４及び第一仕切部７１）と第二封止部（第二固定部２５及び第二仕切部７２）との間における複数の中空糸膜２２の膜面積となる。流量Ｑは、例えば、液体供給ポート３５に供給する液体Ｌの流量することにより、又は液体排出ポート３６から排出された液体Ｌの流量を計測することにより、求めることができる。
　そして、本実施形態に係る液体の脱気方法では、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に液体Ｌを供給する。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、次の（１）～（４）の少なくとも一つの条件を満たすように設定されている。
（１）Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ、膜面積Ａ、及び流量Ｑが設定されている。なお、このように流量Ｑが設定されているとは、例えば、液体供給ポート３５に液体Ｌを供給する液体供給装置（不図示）が、このような関係を満たすような流量Ｑの液体Ｌを供給するように設定されていることをいう。このため、流量Ｑが固定されていれば、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されていればよい。
（２）Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。
（３）液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に５０ｍ３／ｈの流量の液体Ｌが供給された場合に、Ｃ／（Ａ×５０）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。
（４）液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に１００ｍ３／ｈの流量の液体Ｌが供給された場合に、Ｃ／（Ａ×１００）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。
　クリアランスＣは、例えば、筒部３１の内径、複数の中空糸膜２２の外径、筒部３１の径方向における脱気エレメント２の位置、筒部３１に対する脱気エレメント２の傾き等を調整することで、クリアランスＣを調整することができる。つまり、筒部３１の内径、複数の中空糸膜の外径、筒部３１の径方向における脱気エレメント２の位置、筒部３１に対する脱気エレメント２の傾き等を設定することで、クリアランスＣが所定の値に設定されたものとすることができる。例えば、筒部３１の内径を大きくすることで、クリアランスＣを大きくすることができる。また、複数の中空糸膜２２の外径を小さくすることで、クリアランスＣを大きくすることができる。また、第一仕切部７１及び第二仕切部７２の周方向における厚さを変える等して、脱気エレメント２（液体流通パイプ２１）を筒部３１の径方向中心から液体排出ポート６とは反対側にずらすことで、クリアランスＣを大きくすることができる。また、第一仕切部７１及び第二仕切部７２の少なくとも一方の周方向における厚さを変える等して、脱気エレメント２（液体流通パイプ２１）が液体排出ポート６とは反対側に傾斜するように脱気エレメント２の延在方向Ｄ２を筒部３１の延在方向Ｄ１に対して傾斜させることで、クリアランスＣを大きくすることができる。
　膜面積Ａは、例えば、複数の中空糸膜２２の本数、複数の中空糸膜２２のそれぞれの外径、複数の中空糸膜２２の長さ等を変えることで、調整することができる。つまり、複数の中空糸膜２２の本数、複数の中空糸膜２２のそれぞれの外径、複数の中空糸膜２２の長さ等を設定することで、膜面積Ａが所定の値に設定されたものとすることができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る液体の脱気方法では、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に液体Ｌを供給する。このため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈ又は１００ｍ３／ｈのような大流量で液体Ｌを供給した場合に、中空糸膜２２が液体排出ポート３６に引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜２２の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
　また、この液体の脱気方法では、液体Ｌとして、液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に水を供給するため、中空糸膜２２の破断を抑制しつつ、大流量で水を脱気することができる。
　本実施形態に係る脱気モジュール１では、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。このため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈ又は１００ｍ３／ｈのような大流量で液体を供給した場合に、中空糸膜２２が液体排出ポート３６に引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜２２の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に５０ｍ３／ｈの流量の液体Ｌが供給された際に、Ｃ／（Ａ×５０）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。このため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、５０ｍ３／ｈの大流量で液体Ｌを供給した場合に、中空糸膜２２が液体排出ポート３６に引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜２２の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、液体供給ポート３５から液体流通パイプ２１に１００ｍ３／ｈの流量の液体Ｌが供給された際に、Ｃ／（Ａ×１００）×１０５≧０．２の関係を満たすように、クリアランスＣ及び膜面積Ａが設定されている。このため、特許文献１に記載されたバッフル板を設けなくても、１００ｍ３／ｈの大流量で液体Ｌを供給した場合に、中空糸膜２２が液体排出ポート３６に引き込まれて破断するのを抑制することができる。これにより、大流量化した際の中空糸膜２２の破断を抑制しつつ脱気効率を向上することができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、第一封止部及び第二封止部が、筒部３１内の領域を、複数の中空糸膜２２を境界として、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを含む内部領域Ｒ１と液体流通パイプ２１の液体流通路２１ａを含む外部領域Ｒ２とに仕切る。このため、内部領域Ｒ１と外部領域Ｒ２とを容易に仕切ることができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、液体流通パイプ２１の第一延在方向Ｄ２１側の端部２１ｆが塞がれており、液体供給ポート３５が液体流通パイプ２１の第二延在方向Ｄ２２側の端部２１ｅに接続されている。このため、液体供給ポート３５に液体Ｌを供給すると、液体Ｌは、液体流通パイプ２１に供給され、複数の開口２１ｄから液体流通パイプ２１の外側に出て、複数の中空糸膜２２に接触して脱気される。その後、複数の中空糸膜２２に接触して脱気された液体Ｌは、液体流通パイプ２１に戻ることなく、液体排出ポート３６から排出される。つまり、液体Ｌは、複数の中空糸膜２２を液体流通パイプ２１に押し付ける方向に流れて行かずに、複数の中空糸膜２２を液体流通パイプ２１から離す方向に流れて行く。これにより、液体Ｌが複数の中空糸膜２２を通過する際の圧力損失の増加を抑制することができるため、液体Ｌの流量の低下を抑制することができる。その結果、例えば、脱気モジュール１に液体Ｌを供給するための液体供給装置として比較的低出力のものを採用することができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、筒部３１の第一延在方向Ｄ１１側の端部に接続される第一蓋部３２が、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに連通される第一端連通空間Ｓ３を形成しており、第一端ガスポート３８が、第一端連通空間Ｓ３に隣接して第一端連通空間Ｓ３に連通されている。このため、第一延在方向Ｄ２１側の端から複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを吸引することができる脱気モジュール１を容易に製造することができる。
　また、本実施形態に係る脱気モジュール１では、筒部３１の第二延在方向Ｄ１２側の端部に接続される第二蓋部３３が、複数の中空糸膜２２の中空部２２ａに連通される第二端連通空間Ｓ４を形成しており、第二端ガスポート３９が、第二端連通空間Ｓ４に隣接して第二端連通空間Ｓ４に連通されている。このため、第二延在方向Ｄ２２側の端から複数の中空糸膜２２の中空部２２ａを吸引することができる脱気モジュール１を容易に製造することができる。
　以上、本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示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、液体排出ポートは、筒部の第一延在方向側の端部近傍に設けられているものとして説明したが、筒部のいかなる位置に設けられていてもよい。図９は、他の例の脱気モジュールの概略断面図である。図９に示す脱気モジュール１Ａでは、液体排出ポート３６は、筒部３１の延在方向Ｄ１における中央部に設けられている。
　また、上記実施形態では、ガスポートが第一蓋部及び第二蓋部の双方に設けられるものとして説明したが、第一蓋部及び第二蓋部の何れか一方のみの設けられていてもよい。
　次に、本開示の実施例について説明する。但し、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　実施例１として、上記実施形態と同様の構成を有する脱気モジュールを作成した。実施例１の脱気モジュールでは、複数の中空糸膜の膜面積Ａが１４０ｍ２であり、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランスＣが１７．９×１０－３ｍ（０．０１７９ｍ）であった。そして、実施例１の脱気モジュールを用いて、最大流量Ｑが５０ｍ３／ｈとなる水を４８時間液体供給ポートに供給して脱気を行った。その後、ハウジングから脱気エレメントを取り出して、複数の中空糸膜の破断評価を確認した。破断評価では、破断した中空糸膜が確認されなかった場合をＡとし、破断した中空糸膜が確認された場合をＢとした。評価結果を表１に示す。
（比較例１）
　比較例１として、上記実施形態と同様の構成を有する脱気モジュールを作成した。比較例１の脱気モジュールでは、液体排出ポートと複数の中空糸膜との間のクリアランスＣが１３．９×１０－３ｍ（０．０１３９ｍ）であった。そして、比較例１の脱気モジュールを用いて、最大流量Ｑが５０ｍ３／ｈとなる水を２時間液体供給ポートに供給して脱気を行った。その後、ハウジングから脱気エレメントを取り出して、複数の中空糸膜の破断評価を行った。破断評価では破断した中空糸膜が確認されなかった場合をＡとし、破断した中空糸膜が確認された場合をＢとした。評価結果を表１に示す。
　表１に示すように、実施例１は、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５が０．２以上である０．２５６となり、複数の中空糸膜の破断評価がＡであった。これに対し、比較例１は、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５が０．２未満である０．１８５となり、複数の中空糸膜の破断評価がＢであった。この結果から、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすことで、液体を５０ｍ３／ｈの大流量で供給しても、中空糸膜が液体排出ポートに引き込まれて破断するのを抑制できると推認される。
　１…脱気モジュール、１Ａ…脱気モジュール、２…脱気エレメント、２ａ…第一エレメント端部、２ｂ…第二エレメント端部、３…ハウジング、５…閉塞部、６…液体排出ポート、７…仕切部、２１…液体流通パイプ、２１ａ…液体流通路、２１ｂ…第一端液体流通パイプ開口、２１ｃ…第二端液体流通パイプ開口、２１ｄ…開口、２１ｅ…端部、２１ｆ…端部、２２…中空糸膜、２２ａ…中空部、２２ｂ…第一端中空糸膜開口、２２ｃ…第二端中空糸膜開口、２４…第一固定部、２５…第二固定部、３１…筒部、３２…第一蓋部、３３…第二蓋部、３５…液体供給ポート、３６…液体排出ポート、３８…第一端ガスポート、３９…第二端ガスポート、７１…第一仕切部、７２…第二仕切部、Ｃ…クリアランス、Ｄ１…延在方向、Ｄ１１…第一延在方向、Ｄ１２…第二延在方向、Ｄ２…延在方向、Ｄ２１…第一延在方向、Ｄ２２…第二延在方向、Ｇ…ガス、Ｌ…液体、Ｒ１…内部領域、Ｒ２…外部領域、Ｓ１…隙間、Ｓ２…空間、Ｓ３…第一端連通空間、Ｓ４…第二端連通空間。

Claims (9)

  1. 　複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、
    　前記複数の開口を覆うように前記液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、
    　前記液体流通パイプ及び前記複数の中空糸膜を収容する筒部と、
    　前記複数の中空糸膜の中空部が前記液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第一延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第一延在方向側の端部と、前記筒部と、の間を封止する第一封止部と、
    　前記複数の中空糸膜の前記中空部が前記延在方向における前記第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第二延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第二延在方向側の端部と、前記筒部と、の間を封止する第二封止部と、
    　前記液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、
    　前記筒部に設けられて前記液体流通パイプから出た前記液体を排出するための液体排出ポートと、
    を備える脱気モジュールを用いて液体を脱気する脱気方法であって、
    　前記複数の中空糸膜の前記中空部を吸引し、
    　前記液体排出ポートと前記複数の中空糸膜との間のクリアランスをＣとし、前記複数の中空糸膜の膜面積をＡとし、前記液体供給ポートから前記液体流通パイプに供給される前記液体の流量をＱとした場合、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、前記液体供給ポートから前記液体流通パイプに前記液体を供給する、
    液体の脱気方法。
  2. 　前記液体供給ポートから前記液体流通パイプに、前記液体として水を供給する、
    請求項１に記載の液体の脱気方法。
  3. 　複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、
    　前記複数の開口を覆うように前記液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、
    　前記液体流通パイプ及び前記複数の中空糸膜を収容する筒部と、
    　前記複数の中空糸膜の中空部が前記液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第一延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第一延在方向側の端部と、前記筒部との間を封止する第一封止部と、
    　前記複数の中空糸膜の前記中空部が前記延在方向における前記第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第二延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第二延在方向側の端部と、前記筒部と、の間を封止する第二封止部と、
    　前記液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、
    　前記筒部に設けられて前記液体流通パイプから出た前記液体を排出するための液体排出ポートと、を備え、
    　前記液体排出ポートと前記複数の中空糸膜との間のクリアランスをＣとし、前記複数の中空糸膜の膜面積をＡとし、前記液体供給ポートから前記液体流通パイプに供給される前記液体の流量をＱとした場合、Ｃ／（Ａ×Ｑ）×１０５≧０．２の関係を満たすように、前記クリアランス及び前記膜面積が設定されている、
    脱気モジュール。
  4. 　請求項１又は２に記載の液体の脱気方法に用いる脱気モジュールであって、
    　複数の開口が形成されて内部に液体流通路が形成された液体流通パイプと、
    　前記複数の開口を覆うように前記液体流通パイプの周囲に配置される複数の中空糸膜と、
    　前記液体流通パイプ及び前記複数の中空糸膜を収容する筒部と、
    　前記複数の中空糸膜の中空部が前記液体流通パイプの延在方向における一方の方向である第一延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第一延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第一延在方向側の端部と、前記筒部との間を封止する第一封止部と、
    　前記複数の中空糸膜の前記中空部が前記延在方向における前記第一延在方向とは反対の方向である第二延在方向側に開口するように、前記液体流通パイプの前記第二延在方向側の端部と、前記複数の中空糸膜の前記第二延在方向側の端部と、前記筒部と、の間を封止する第二封止部と、
    　前記液体流通パイプに液体を供給するための液体供給ポートと、
    　前記筒部に設けられて前記液体流通パイプから出た前記液体を排出するための液体排出ポートと、を備える、
    脱気モジュール。
  5. 　前記第一封止部及び前記第二封止部は、前記筒部内の領域を、前記複数の中空糸膜を境界として、前記複数の中空糸膜の前記中空部を含む内部領域と前記液体流通パイプの前記液体流通路を含む外部領域とに仕切る、
    請求項３に記載の脱気モジュール。
  6. 　前記液体供給ポートは、前記液体流通パイプの前記第二延在方向側の端部に接続されており、
    　前記液体流通パイプの前記第一延在方向側の端部は、塞がれている、
    請求項３に記載の脱気モジュール。
  7. 　前記筒部の前記第一延在方向側の端部に接続される第一蓋部と、
    　前記筒部の前記第二延在方向側の端部に接続される第二蓋部と、
    　前記複数の中空糸膜を透過したガスを排出するためのガスポートと、を更に備え、
    　前記ガスポートは、前記第一蓋部及び前記第二蓋部の少なくとも一方に設けられている、
    請求項６に記載の脱気モジュール。
  8. 　前記第一蓋部は、前記複数の中空糸膜の前記中空部に連通される第一端連通空間を形成しており、
    　前記ガスポートは、前記第一端連通空間に隣接して前記第一端連通空間に連通される第一端ガスポートを有する、
    請求項７に記載の脱気モジュール。
  9. 　前記第二蓋部は、前記複数の中空糸膜の前記中空部に連通される第二端連通空間を形成しており、
    　前記ガスポートは、前記第二端連通空間に隣接して前記第二端連通空間に連通される第二端ガスポートを有する、
    請求項７に記載の脱気モジュール。
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