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技術 逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜の保管方法

出願人 オルガノ株式会社
発明者 中村勇規
出願日 2014年8月12日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2014-164113
公開日 2016年3月24日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-040026
状態 特許登録済
技術分野 半透膜を用いた分離
主要キーワード 空気吸引ポンプ 集液管 気体吸引 ナノ濾過膜 長期間保管 報知器 逆浸透膜モジュール 圧力検出器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年3月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

逆浸透膜を収容した容器内へ外部から気体が流入したかどうかを検知することが可能な逆浸透膜モジュールを提供する。

解決手段

逆浸透膜モジュール10は、密閉可能に構成され、逆浸透膜12を収容する空間21を有する容器20と、容器20内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持する減圧手段40と、容器20内の圧力を検出する圧力検出器50と、を有する。

概要

背景

逆浸透膜は、海水淡水化するため及び純水を製造するため等に用いられている。逆浸透膜は、液体通水されるモジュール内に収納された状態で使用される。逆浸透膜の性能の低下を防止するため、逆浸透膜は不使用時に湿潤状態保管されることがある。ところが、湿潤状態では、逆浸透膜の表面又はモジュール内に菌が繁殖し、却って逆浸透膜の性能が低下する虞がある。

特許文献1,2は、逆浸透膜などの分離膜の性能の低下を防止するため、分離膜を保存液中で保存することを開示している。保存液としては、ホルムアルデヒド次亜塩素酸ナトリウム重亜硫酸ナトリウム安息香酸安息香酸塩又は過酸化水素等の成分(薬剤)を含む溶液がある。

特許文献3は、半透膜の性能の低下を防止するため、半透膜を多価アルコールで処理した後、5℃〜70℃の温度で乾燥することを開示している。乾燥された半透膜は、長期間乾燥状態で保管される。

概要

逆浸透膜を収容した容器内へ外部から気体が流入したかどうかを検知することが可能な逆浸透膜モジュールを提供する。逆浸透膜モジュール10は、密閉可能に構成され、逆浸透膜12を収容する空間21を有する容器20と、容器20内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持する減圧手段40と、容器20内の圧力を検出する圧力検出器50と、を有する。

目的

したがって、改良された逆浸透膜の保管方法、及び当該保管方法を実現可能な逆浸透膜モジュールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

密閉可能に構成され、逆浸透膜を収容する空間を有する容器と、前記容器内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持する減圧手段と、前記容器内の圧力を検出する圧力検出器と、を有する、逆浸透膜モジュール

請求項2

前記容器内のゲージ圧が−5kPa〜−30kPaの範囲外になったときに報知する報知器を有する、請求項1に記載の逆浸透膜モジュール。

請求項3

前記減圧手段は、前記容器内の気体吸引する気体吸引手段と、前記気体吸引手段から前記容器への気体の逆流を防止する気体逆止弁と、を含む、請求項1又は2に記載の逆浸透膜モジュール。

請求項4

前記容器に収容された逆浸透膜と、前記容器内に液体を流入させる流入管と、前記逆浸透膜を透過した液体が流入する集液管と、前記集液管と連通し、前記集液管に流入した液体を前記容器から流出させる第1の流出管と、前記集液管に流入しない液体を前記容器から流出させる第2の流出管と、を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の逆浸透膜モジュール。

請求項5

容器内に乾燥処理された逆浸透膜を収容し、前記逆浸透膜を収容した空間を密閉するステップと、前記逆浸透膜を収容した前記容器内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持するステップと、前記容器内の圧力を検出するステップと、を有する、逆浸透膜の保管方法

請求項6

前記容器内のゲージ圧が−5kPa〜−30kPaの範囲外になったときに報知するステップを有する、請求項5に記載の逆浸透膜の保管方法。

請求項7

少なくとも前記逆浸透膜の不使用時に、常時又は所定の時間間隔で、前記容器内の圧力を検出する、請求項5又は6に記載の逆浸透膜の保管方法。

技術分野

0001

本発明は、逆浸透膜保管方法、及び当該保管方法を実現可能な逆浸透膜モジュールに関する。

背景技術

0002

逆浸透膜は、海水淡水化するため及び純水を製造するため等に用いられている。逆浸透膜は、液体通水されるモジュール内に収納された状態で使用される。逆浸透膜の性能の低下を防止するため、逆浸透膜は不使用時に湿潤状態保管されることがある。ところが、湿潤状態では、逆浸透膜の表面又はモジュール内に菌が繁殖し、却って逆浸透膜の性能が低下する虞がある。

0003

特許文献1,2は、逆浸透膜などの分離膜の性能の低下を防止するため、分離膜を保存液中で保存することを開示している。保存液としては、ホルムアルデヒド次亜塩素酸ナトリウム重亜硫酸ナトリウム安息香酸安息香酸塩又は過酸化水素等の成分(薬剤)を含む溶液がある。

0004

特許文献3は、半透膜の性能の低下を防止するため、半透膜を多価アルコールで処理した後、5℃〜70℃の温度で乾燥することを開示している。乾燥された半透膜は、長期間乾燥状態で保管される。

先行技術

0005

特開2000−157850号公報
特開2007−63222号公報
特開昭58−156307号公報

発明が解決しようとする課題

0006

逆浸透膜を保存液中で保存する場合、保存液中の薬剤の有効成分が時間の経過とともに失活する。薬剤が失活すると、逆浸透膜の表面又はモジュール内に菌が繁殖し、それにより逆浸透膜の性能が低下する虞がある。

0007

逆浸透膜を乾燥状態で保管する場合、逆浸透膜は、不使用時であっても周囲の環境によって湿潤状態になることがある。例えば、乾燥した逆浸透膜は容器内で保管されるが、この容器に外部から空気が流入すると、空気中の水分により逆浸透膜が湿潤状態になる。一度湿潤状態になった後に逆浸透膜を再度乾燥すると、逆浸透膜の性能が低下する虞がある。また、逆浸透膜が湿潤状態になると、逆浸透膜の表面又はモジュール内に菌が繁殖する虞もある。

0008

したがって、改良された逆浸透膜の保管方法、及び当該保管方法を実現可能な逆浸透膜モジュールを提供することが望まれる。

課題を解決するための手段

0009

一形態における逆浸透膜モジュールは、密閉可能に構成され、逆浸透膜を収容する空間を有する容器と、容器内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持する減圧手段と、容器内の圧力を検出する圧力検出器と、を有する。

0010

一形態における分離膜の保管方法は、容器内に逆浸透膜を収容し、逆浸透膜を収容した空間を密閉するステップと、逆浸透膜を収容した容器内のゲージ圧を−5kPa〜−30kPaの範囲に維持するステップと、容器内の圧力を検出するステップと、を有する。
なお、本明細書において、「逆浸透膜」は、広義に解されるべきであり、いわゆる「ナノ濾過膜」をも含むものとする。

発明の効果

0011

本発明によれば、容器内を減圧し、かつ容器内の圧力を検出することで、逆浸透膜を収容した容器内へ外部から気体が流入したかどうかを検知することができる。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施形態に係る逆浸透膜モジュールの概略構成を示す模式図である。
一実施形態に係る逆浸透膜の保管方法のフローチャートである。
第2の実施形態に係る逆浸透膜モジュールの概略構成を示す模式図である。

実施例

0013

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

0014

図1は、第1の実施形態に係る逆浸透膜モジュールの概略構成を示している。逆浸透膜モジュール10は、逆浸透膜12を収容する空間21を有する容器20を備えている。なお、図1では、容器20の内部構成がわかるように、容器20は透視的に描かれている。

0015

容器20は、筒状のベッセルから構成されていてよい。容器20は、流入管22、第1の流出管24及び第2の流出管26を有していてよい。逆浸透膜12は、集液管28の外周面巻回されていてよい。集液管28の、逆浸透膜12が巻かれている部分には、開口が形成されている。逆浸透膜12を透過した液体は、この開口を通って集液管28内に流入する。本実施形態では、逆浸透膜モジュールは3つの逆浸透膜12を備える。逆浸透膜12が巻かれている集液管28は、コネクタ29を介して、それに隣接する逆浸透膜12が巻かれている集液管28と連通している。さらに、最も下流側の集液管28(図1では最も右側の集液管)は、第1の流出管24と連通している。

0016

流入管22は、容器20内に液体(原水)を流入させる。容器20内で逆浸透膜12を透過した液体は、集液管28内に流入する。集液管28に流入した液体は、第1の流出管24を通って容器20の外部へ流出する。集液管28に流入しない液体は、第2の流出管26を通って容器20の外部へ流出する。

0017

図1に示す逆浸透膜モジュール10では、容器20は3つの逆浸透膜12を収容している。集液管28は一方向に長く延びており、各々の逆浸透膜12は各々の集液管28に巻かれている。この例に限らず、容器20は、少なくも1つの逆浸透膜12を収容可能に構成されていればよい。なお、容器20に収容される逆浸透膜12は、乾燥処理された状態のものであることが好ましい。

0018

流入管22、第1の流出管24及び第2の流出管26には、それぞれバルブ32,34,36が設けられている。バルブ32,34,36をすべて閉じることによって、容器20内の空間21は密閉された状態に維持される。

0019

逆浸透膜モジュール10は、逆浸透膜を収容した容器20内の気圧を減少させる減圧手段40と、容器20内の圧力(気圧)を検出する圧力検出器50と、を有する。減圧手段40は、容器20内を減圧することができる限り、任意の構成を有していてよい。一例として、減圧手段40は、図1に示すように、容器20内の気体を吸引する気体吸引手段42と、気体吸引手段42から容器20への気体の逆流を防止する気体逆止弁44と、を有していてよい。気体吸引手段42の一例として、空気吸引ポンプを挙げることができる。バルブ32,34,36をすべて閉じた状態で、容器20内の気体を吸引することで、容器20内を減圧することができる。

0020

図1に示す例では、減圧手段40は、容器20とバルブ36の間で、第2の流出管26に接続されている。これに代えて、減圧手段40は、流入管22又は第1の流出管24に接続されていてもよい。減圧手段40は、容器20内を減圧することができる限り、任意の位置に設けられていてよい。

0021

圧力検出器50は、容器20内の圧力を検出することができる限り、任意の位置に設けられていてよい。圧力検出器50は、少なくとも逆浸透膜モジュールの不使用時に、容器20内の圧力を、常時又は所定の時間間隔で検出することが好ましい。ここで、逆浸透膜モジュール10の不使用時には、容器20内に液体は導入されておらず、かつバルブ32,34,36は閉じられた状態になっている。

0022

逆浸透膜モジュール10は、容器20内の圧力値の異常を報知する報知器52を有していることが好ましい。報知器52は、音を発するブザー、光を発するランプ又はその両方を含んでいてよい。また、報知器52は、逆浸透膜モジュール10から離れた位置にある監視センタに異常を知らせるため、異常信号の電波を発する無線装置を有していてもよい。

0023

逆浸透膜モジュール10の使用中、つまり水処理中に、バルブ32,34,36は開いた状態にされる。原水は、流入管22を通って容器20内に導入される。容器20内に導入された液体のうちの一部は、逆浸透膜12を透過し、集液管28内に流入する。集液管28内に流入した液体は、第1の流出管24を通って外部へ排出される。容器20内に流入した液体のうちの他の一部(濃縮水又は濁質排水)は、集液管28内に流入することなく、第2の流出管26を通って外部へ排出される。

0024

次に、逆浸透膜の保管方法の一例について図2を参照して説明する。まず、逆浸透膜12を逆浸透膜モジュール10の容器20内に収容し、逆浸透膜12を収容した空間21を密閉した状態にする(ステップS1)。容器20内に収容する逆浸透膜12は、乾燥処理した膜であることが好ましい。また、必要に応じて、乾燥処理の前に多価アルコールで処理された膜であってもよい。予め乾燥処理された市販されている逆浸透膜としては、GE社製:HWSRO8040RE、又はウンジンケミカル社製RE8040−SHN等が挙げられる。逆浸透膜12を容器20内に収容するとき、逆浸透膜モジュール10のバルブ32,34,36はすべて閉じた状態にしておく。

0025

次に、逆浸透膜12を収容した空間21を密閉した状態で、容器20内を減圧状態にする(ステップS2)。容器20内の減圧は、減圧手段40により行うことができる。逆浸透膜12の保管中、容器20内のゲージ圧は、−30kPa〜−5kPaの範囲にされることが好ましい。逆浸透膜12の耐圧という観点から、容器20内のゲージ圧の下限は−30kPaであることが好ましい。また、逆浸透膜12の乾燥状態を維持するという観点から、容器20内のゲージ圧は−5kPa以下にされることが好ましい。

0026

次に、容器20内の圧力(気圧)を検出する(ステップS3)。容器20内の圧力は常時又は所定の時間間隔で検出することが好ましい。容器20内の圧力は、圧力検出器50により検出することができる。さらに、この保管方法は、容器20内のゲージ圧が所定の範囲外、ここでは−30kPa〜−5kPaの範囲外になったときに、報知するステップを有していてもよい。

0027

減圧した容器20内の気圧の増加は、外部から容器20内への空気の流入を意味する。容器20内へ空気が流入すると、空気中の水分により逆浸透膜12が湿潤状態になってしまう。上記方法では、容器20内を減圧し、かつ容器20内の圧力を検出することにより、外部から容器20内への空気の流入を検知することができる。

0028

容器20内の圧力を大気圧にした場合、外部から容器内へ気体が流入したとしても、容器20内の圧力は大気圧に維持されたままになる。したがって、容器20内の圧力が大気圧である場合、容器20が確実に密閉されているかどうかを判断することができない。そのため、容器20内を減圧状態にすることが好ましい。また、容器20内の減圧が維持されているかどうかを圧力検出器50で確実に検出できるようにするため、容器20内のゲージ圧の上限値は−5kPaであることが好ましい。

0029

また、容器20内のゲージ圧が所定の範囲外になったときに報知することで、逆浸透膜12を保管する空間21が不適切な状態になったことを、ユーザ又は監視員に知らせることができる。これにより、逆浸透膜12が空気中の水分より湿潤状態になる前に、ユーザ又は監視員は、何らかの対策をとることができる。

0030

この逆浸透膜の保管方法は、逆浸透膜の製造時から逆浸透膜を初めて使用する前までの間に実行されることが好ましい。また、この逆浸透膜の保管方法は、上記の逆浸透膜モジュール10を用いて実施することができる。この場合、逆浸透膜モジュールの容器20内に未使用の逆浸透膜12を入れた状態で、逆浸透膜12を乾燥状態で長期間保管することができるという利点がある。

0031

また、場合によっては、容器20内のゲージ圧が所定の範囲外になったときに、容器20内のゲージ圧を当該所定の範囲内にするように減圧手段40を自動制御してもよい。このような自動制御は、圧力検出器50の検出信号を、減圧手段40を制御する制御手段にフィードバックすることにより実現可能である。

0032

本実施形態では、逆浸透膜モジュール10を用いて逆浸透膜12を保管する方法について説明した。しかしながら、本発明の逆浸透膜の保管方法は、逆浸透膜モジュール10の容器20に限らず、内部空間を密閉可能な任意の容器を用いて実施することができる。

0033

次に、図3を参照して第2の実施形態に係る逆浸透膜モジュールについて説明する。第2の実施形態に係る逆浸透膜モジュール60は、逆浸透膜12を収容する空間21を有する複数の容器20を備えている。なお、図3では、容器20の内部構成がわかるように、容器20は透視的に描かれている。各容器20の構成は、第1の実施形態に係る逆浸透膜モジュールの容器の構成と同様である。

0034

容器20内に液体を流入する流入管22は、分岐路22a〜22dを有し、分岐路22a〜22dを介して各容器20に連通している。第1の流出管24は、分岐路24a〜24dを有している。第1の流出管24の分岐路24a〜24dは、それぞれ、各容器20内の下流側の逆浸透膜12が巻かれている集液管28と連通している。第2の流出管26は、分岐路26a〜26dを有している。第2の流出管26の分岐路26a〜26dは、それぞれ各容器20と接続されている。このように、逆浸透膜モジュール60の各容器20は、並列に接続されている。

0035

逆浸透膜モジュール60は、複数の容器20に対して共通の減圧手段40、共通の圧力検出器50及び共通の報知器52を有していてよい。バルブ32,34,36をすべて閉じた状態において、各容器20内の空間は繋がっている。したがって、共通の減圧手段40により、各容器20内の空間を減圧することができる。同様に、共通の圧力検出器50により、各容器20内の圧力を検出することができる。

0036

第2の実施形態に係る逆浸透膜モジュール60では、逆浸透膜12を収容する容器20ごとに減圧手段40、圧力検出器50及び報知器52が設けられる必要がないという利点がある。

0037

(実施例1)
多価アルコール処理及び乾燥処理された状態で市販されている逆浸透膜(GE社製:HWSRO8040RE)を5cm×5cmのサイズに裁断した平膜状のサンプルを準備した。このサンプルを、ステンレス製密閉容器内に収容した。空気吸引ポンプを用いて、密閉容器内のゲージ圧を−15kPaに維持した。

0038

まず、この密閉容器を温度40℃かつ湿度80%の空間内に1時間放置した。その後、密閉容器を設置した空間内の温度を5℃にし、その状態で1時間放置した。その後、再び、この密閉容器を設置した空間の温度を40℃にした状態で1時間放置した。このようなサイクルを300回繰り返した。

0039

その後、密閉容器からサンプルを取り出し、含水率測定器(A&D社製:Moisture Analyzer)を用いて、逆浸透膜の含水率を計測した。ここで、サンプルの重量を「W0」、含水率測定器内で乾燥した後のサンプルの重量を「W」とすると、含水率は、「(W0−W)/W0×100%」によって定義される。

0040

(実施例2)
実施例1と同様のサンプルを用いて、実施例1と同様の実験を実施した。ただし、実施例2では、密閉容器内のゲージ圧を−5kPaに維持した。それ以外の実験条件は、実施例1と同様である。

0041

(比較例1)
実施例1と同様のサンプルを用いて、実施例1と同様の実験を実施した。ただし、比較例1では、密閉容器内のゲージ圧を−1kPaに維持した。それ以外の実験条件は、実施例1と同様である。

0042

(比較例2)
実施例1と同様のサンプルを用いて、実施例1と同様の実験を実施した。ただし、比較例2では、ステンレス製の容器は、密閉されておらず、開放した状態になっている。よって、比較例2では、容器内のゲージ圧は0KPaである。それ以外の実験条件は、実施例1と同様である。

0043

以下の表1は、新品の状態の逆浸透膜の含水率と、上記試験後の実施例に係る逆浸透膜の含水率と、上記試験後の比較例に係る逆浸透膜の含水率と、を示している。また、表1には、比較例及び実施例における容器内のゲージ圧の値も示されている。

0044

0045

比較例1,2に係る逆浸透膜は、新品の状態の逆浸透膜よりも湿潤な状態になった。一方、実施例1,2に係る逆浸透膜は、新品の状態の逆浸透膜と同程度に乾燥した状態を維持していた。したがって、逆浸透膜の乾燥状態を維持するという観点から、容器内のゲージ圧は−5kPa以下にされることが好ましい。これにより、本発明の逆浸透膜の保管方法は、逆浸透膜を長期にわたり乾燥状態で保管することができる。

0046

以上、本発明の望ましい実施形態及び実施例について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

0047

10,60逆浸透膜モジュール
12逆浸透膜
20容器
21 空間
22流入管
24 第1の流出管
26 第2の流出管
28集液管
32バルブ
34 バルブ
36 バルブ
40減圧手段
50圧力検出器
52 報知器

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