(57)【要約】      （修正有）【課題】オンラインで多孔質中空糸膜内部に存在する異物の存在を確認でき、また当該異物を定量し得る異物検出装置の提供。【解決手段】多孔質中空糸膜１１に対し赤外線を照射する赤外線照射部１２、及び赤外線照射部１２から照射された赤外線の、多孔質中空糸膜透過光を検出する赤外線検出部１３、を備えた、多孔質中空糸膜の異物検出装置。好ましくは、赤外線検出部１３が赤外線カメラであり、更に、異物が水である多孔質中空糸膜の異物検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質中空糸膜に対し赤外線を照射する赤外線照射部、及び
前記赤外線照射部から照射された赤外線の、多孔質中空糸膜透過光を検出する赤外線検出部、
を備えた、多孔質中空糸膜の異物検出装置。
【請求項２】
前記赤外線検出部が赤外線カメラである、請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記異物が水である、請求項１又は２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の異物検出装置により、中空糸膜内部に存在する水の存在を確認する検査ステップ、を有する多孔質中空糸膜の製造方法。
【請求項５】
前記検査ステップの上流に多孔質中空糸膜を乾燥する乾燥ステップを有し、前記検査ステップの結果に基づき該乾燥ステップを制御する、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記検査ステップの上流に多孔質中空糸膜を洗浄する洗浄ステップを有し、前記検査ステップの結果に基づき該洗浄ステップを制御する、請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質中空糸膜は、厚さが１５００μｍ以下である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質中空糸膜に含まれる異物を検出する装置に関し、また当該装置を用いた多孔質中空糸膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品工業、医療、又は電子工業等の分野における有用成分の濃縮、回収、不要成分の除去、又は造水等には、セルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、又はフッ素系樹脂等からなり、例えば湿式又は乾湿式紡糸により製造された中空状の多孔質層を有する多孔質中空糸膜が用いられている。多孔質中空糸膜は、湿式又は乾湿式紡糸により製造され、その製造に際しては、多孔質部に残存する親水性ポリマーを洗浄により除去し、多孔質中空糸膜を乾燥させる工程を経ることが一般的である。
【０００３】
多孔質中空糸膜の乾燥に関しては。例えば特許文献１では、マイクロ波照射及び遠赤外線照射を組み合わせることで、乾燥終了後の中空糸膜中の含水率を、１〜７質量％とすることが好ましいとの開示があるとともに、中空糸膜の含水率は、乾燥前の中空糸膜の質量と、１２０℃の乾熱オーブンで２時間乾燥後の中空糸膜の質量とを測定することで算出している。また、水分率管理方法として、赤外線吸収法等によりオンライン計測をしてもよいとの記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０４８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の上記方法により多孔質中空糸膜の含水率を測定することができるが、当該方法によると、一旦多孔質中空糸膜を取り出して２時間乾燥させた後に、質量を測定する必要があるため、インラインでの測定はできない。
また、特許文献１には、水分率管理方法として、赤外線吸収法等によりオンライン計測をしてもよいとの記載がある。現状、オンラインで使用できるデバイスとしては、赤外線の反射光を測定することで水分量を測定するデバイス（水分計）が存在するが、赤外線の反射光を測定する水分計では、多孔質中空糸膜の孔部分に存在する水については測定できるものの、多孔質中空糸膜内部に存在する水などの異物を測定することはできなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、オンラインで多孔質中空糸膜内部に存在する異物の存在を確認でき、また当該異物を定量し得る異物検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討し、赤外線を多孔質中空糸膜に照射し、照射された赤外線の反射光ではなく、透過光を検知して確認することで、多孔質中空糸膜の内部に存在する異物を検出することが可能となることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下のものを含む。
［１］多孔質中空糸膜に対し赤外線を照射する赤外線照射部、及び
前記赤外線照射部から照射された赤外線の、多孔質中空糸膜透過光を検出する赤外線検出部、
を備えた、多孔質中空糸膜の異物検出装置。
［２］前記赤外線検出部が赤外線カメラである、［１］に記載の異物検出装置。
［３］前記異物が水である、［１］又は［２］に記載の異物検出装置。
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載の異物検出装置により、中空糸膜内部に存在する水の存在を確認する検査ステップ、を有する多孔質中空糸膜の製造方法。
［５］前記検査ステップの上流に多孔質中空糸膜を乾燥する乾燥ステップを有し、前記検査ステップの結果に基づき該乾燥ステップを制御する、［４］に記載の製造方法。
［６］前記検査ステップの上流に多孔質中空糸膜を洗浄する洗浄ステップを有し、前記検査ステップの結果に基づき該洗浄ステップを制御する、［４］に記載の製造方法。
［７］前記多孔質中空糸膜は、厚さが１５００μｍ以下である、［４］〜［６］のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、多孔質中空糸膜内部に存在する異物の存在を確認でき、また当該異物を定量し得る検査装置を提供できる。また、当該検査装置は、インラインで使用することが可能であり、多孔質中空糸膜の製造において、当該検査装置で得た情報をその上流の乾燥工程にフィードバックすること、洗浄工程にフィードバックすること、などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】異物検出装置の一形態を示す模式図である。
【図２】多孔質中空糸膜の洗浄工程を示す概念図である。
【図３】多孔質中空糸膜の乾燥工程及び、異物検出装置からのフィードバックを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
【００１１】
本発明の実施形態に係る異物検出装置は、多孔質中空糸膜に対し赤外線を照射する赤外線照射部、及び前記赤外線照射部から照射された赤外線の、多孔質中空糸膜透過光を検出する赤外線検出部、を備える。
【００１２】
＜赤外線照射部＞  
赤外線照射部は、赤外線を照射できればよく、例えば赤外線ランプや赤外光を照射し得るＬＥＤなどを用いることができる。赤外線照射部がＬＥＤである場合、１つのＬＥＤで赤外線照射部が形成されてもよく、複数のＬＥＤにより赤外線照射部が形成されてもよい。複数のＬＥＤにより赤外線照射部が形成される場合、複数のＬＥＤがアトランダムに配置されて照射部が形成されてもよく、複数のＬＥＤが所定の間隔で規則的に配置されて照射部が形成されてもよい。赤外線照射部の形状は特段限定されず、一例では矩形平面板状であり得る。また、別の一例では半球形状や、円筒形状であり得る。
【００１３】
照射される赤外線は、赤外領域の光であれば特段限定されず、通常波長７５０ｎｍ以上、１５，０００ｎｍ以下であり、後述する赤外線検出部の検出感度に応じて適宜設定すればよい。例えば、赤外線検出部がＩｎＧａＡｓカメラである場合には、近赤外線であることが好ましく、この場合には上限が１７００ｎｍ程度となり得る。また、異物が水の場合には、水の赤外線透過特性に応じて、赤外線の波長を１４５０ｎｍとすることが好ましい。
【００１４】
＜赤外線検出部＞  
赤外線検出部は、赤外線照射部から照射された赤外線の、多孔質中空糸膜透過光を検出する。赤外線検出部は、多孔質中空糸膜を透過した透過光を検出するため、通常は、多孔質中空糸膜を挟んで、赤外線照射部に対向する側に配置される。一方で、導光板などを利用して多孔質中空糸膜を透過した透過光を導光することで、多孔質中空糸膜を挟んで赤外線照射部と同じ側に配置してもよい。
【００１５】
赤外線検出部は、赤外線を検出できればよく、典型的には赤外線検出素子を備えた赤外線カメラである。赤外線検出素子は、例えばＩｎＧａＡｓ素子、ＩｎＡｓ素子、ＩｎＡｓＳｂ素子、ＩｎＳｂ素子などがあげられるが、これらに限定されない。
【００１６】
赤外線検出部で検出された透過赤外線のデータは、処理部に送られ、赤外線吸収法により異物の有無、及び異物の定量化が行われる。処理部は、典型的にはコンピュータであり、処理部で処理したデータは、ディスプレイなどの表示部に表示されてもよく、プリンタなどの出力部から出力されてもよい。
【００１７】
赤外線検出部が赤外線カメラである場合、近赤外線は水に吸収されるため、透過赤外線は画像に反映されて認識される。当該画像を表示部において表示させその明暗を確認することや、データ画像を解析してその明暗を確認することで、異物の有無を判断できる。また、データを定量化することで、異物の存在量を定量化できる。
【００１８】
＜多孔質中空糸膜＞
本実施形態において赤外線が照射される多孔質中空糸膜は、中空糸状である多孔質膜であれば特段限定されない。多孔質中空糸膜を形成し得る材料としては、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリクロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、結晶性セルロース、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロ二トリルスチレン（ＡＳ）樹脂、及びそれらの共重合体等が挙げられる。
【００１９】
多孔質中空糸膜の膜厚は特段限定されないが、多孔質中空糸膜の透過光を検出することから、膜厚は１５００μｍ以下の厚さであることが好ましく、１０００μｍ以下であることがより好ましい。その他、多孔質中空糸膜の外径、内径、孔径などは用途に応じて適宜設定され得る。
【００２０】
＜異物＞
本実施形態で検出し得る多孔質中空糸膜中の異物は、赤外線の多孔質中空糸膜透過光を測定することで、その存在の有無を確認できるものであればよい。典型的には水であるが、その他、機械の摩擦による金属片、ゲル状のポリビニルピロリドン、多孔質中空糸膜内部の水中にある空気（気泡）及びグラスウール、などが、検出可能な異物として挙げられる。
【００２１】
異物が水である場合には、その存在の有無のみならず、水分量を検出することができる。水の有無の判断は、例えば、赤外線検出部で検出した赤外線画像を解析し、画像の明暗によって水の有無を判断できる。一般的には、多孔質中空糸膜内部に水が存在すると、赤外線が水分に吸収されるため、赤外線の透過光の画像は、より暗くなる。
また、予め、多孔質中空糸膜内部に存在する水分量と画像の明暗との関係を明らかにし
ておき、撮像した画像の状況から水分量を推定することで、多孔質中空糸膜の水分量を定量することができる。
【００２２】
次に、異物検出装置の一実施形態を示す概念図を、図１に示す。
異物検出装置１０は、多孔質中空糸膜１１の製造プロセスに用いられ、多孔質中空糸膜１１が図中搬送方向に沿って搬送される際に、インラインで多孔質中空糸膜中の異物の有無を検出することができる。
多孔質中空糸膜１１を挟んで一方の側（図中下方）には、赤外線照射部１２が配置され、図中上方に向かって赤外線を照射し得る。赤外線照射部１２は複数のＬＥＤからなり、縦及び横に所定のピッチで配置される。大きさは特に制限はなく、例えば搬送方向に２ｍｍ、搬送方向に対する法線方向に２００ｍｍのサイズであり得る。
【００２３】
赤外線照射部１２の照射面は、一例では多孔質中空糸膜１１から１００ｍｍ離間されて配置されるが、赤外線照射部１２からの赤外線照射量によって、適宜調整され得る。
赤外線照射部１２から照射される赤外線は、波長が７５０ｎｍ〜１７００ｎｍの範囲であり得る。後述する検出カメラにＩｎＧａＡｓカメラを用いる場合、感度の検出限界が１７００ｎｍである。
【００２４】
赤外線検出部１３は、赤外線を検出できるものであれば特段限定されない。検出状態を可視化するため、赤外線検出部１３が撮像素子を有すること、すなわち赤外線検出部１３がカメラであることが好ましい。カメラとしては、ＩｎＧａＡｓカメラ、モノクロカメラであってよい。
【００２５】
赤外線検出部１３の検出面は、一例では多孔質中空糸膜１１から８０ｍｍ離間されて配置されるが、赤外線照射部１２からの赤外線照射量によって、適宜調整され得る。
【００２６】
赤外線検出部１３、例えばＩｎＧａＡｓカメラで撮像された画像データは、画像処理部１４に送信される。画像処理部は公知の画像処理装置が用いられる。画像処理装置は典型的には画像処理に必要なＣＰＵを備え、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ディスプレイなどの表示手段、キーボードなどの入力手段、を備えていてもよい。画像処理部１４に送られた画像データは、予め指示された所定の処理を行い、表示手段に表示される。また、後述するように、洗浄工程における洗浄手段及び／又は乾燥工程における乾燥手段に接続された制御部に、画像データまたはその処理結果を送ることで、洗浄工程及び／又は乾燥工程を制御することもできる。
【００２７】
なお、そのような制御を行うことなく、表示手段に表示された画像を検査者が目視して、多孔質中空糸膜中の水分の有無を判断してもよい。判断は、画像の明るさの値に基づいて判断してもよい。赤外線、特に近赤外線は水分に吸収される性質を有する性質を利用して、多孔質中空糸膜が含有する水分量に対しての画像の明るさの値から作成した検量線を準備し、当該検量線が画像処理部に記憶されることで、当該検量線と赤外線の透過光とを比較して、多孔質中空糸膜の水分量を定量化することができる。
【００２８】
次に、多孔質中空糸膜の製造工程において、上記異物検出装置を用いる形態を示す。
多孔質中空糸膜の製造において、典型的には、紡糸工程により製造された多孔質中空糸膜は洗浄工程、及び乾燥工程に送られる。洗浄工程において上記異物検出装置を用いる形態を図２に、乾燥工程において上記異物検出装置を用いる形態を図３に示す。
【００２９】
図２は、洗浄工程の一例を示す概念図である。洗浄工程２０は、洗浄槽２１と洗浄槽２２の２つの洗浄槽からなり、それぞれで多孔質中空糸膜の洗浄が行われる。洗浄槽は１つのみであってもよく、また３つ以上有してもよい。
【００３０】
洗浄槽２１は、減圧洗浄部２３Ａ及び加圧洗浄部２４を有する。減圧洗浄部２３Ａ及び加圧洗浄部２４では、水などの洗浄液により多孔質中空糸膜に付着した異物を洗浄する。その洗浄方法は特段限定されず、公知の方法が適用される。
減圧洗浄部２３Ａ及び加圧洗浄部２４で洗浄された多孔質中空糸膜は、加圧洗浄部２４で多孔質中空糸膜の外周側を加圧して洗浄水を膜表面から圧入し、多孔質中空糸膜に洗浄液が満たされた状態となっている。このような状態の多孔質中空糸膜を異物検出装置１０Ａで確認し、その結果を制御部２５Ａに送信し、制御部２５Ａは送信された結果に基づいて、減圧洗浄部２３Ａ及び／又は加圧洗浄部２４に対し、洗浄を適切に行うべく、洗浄水の質、量、洗浄時間、圧力などを制御することができる。
【００３１】
洗浄槽２２は、減圧洗浄部２３Ｂを有する。減圧洗浄部２３Ｂは洗浄槽２１の場合と同様に、水などの洗浄液により多孔質中空糸膜に付着した異物を洗浄する。その洗浄方法は特段限定されず、公知の方法が適用される。
減圧洗浄部２３Ｂで洗浄された多孔質中空糸膜は、減圧洗浄部２３Ｂで多孔質中空糸膜の外周側を減圧することで多孔質中空糸膜表面から洗浄液を排出した状態となっている。このような状態の多孔質膜を異物検出装置１０Ｂで確認し、その結果異物の存在を確認した場合、制御部２５Ｂに結果を送信し、制御部２５Ｂは送信された結果に基づいて、減圧洗浄部２３Ｂに対し、洗浄を適切に行うべく、洗浄水の質、量、洗浄時間、圧力などを制御することができる。
【００３２】
図３は、乾燥工程の一例を示す概念図である。乾燥工程３０は、多孔質中空糸膜を温風、マイクロ波、遠赤外線などにより乾燥させる工程である。乾燥が実施できれば、その方法、条件等は特段限定されず、公知の方法が適用される。
乾燥工程３０は乾燥装置３１を含み、乾燥装置３１で乾燥された多孔質中空糸膜は、異物検出装置１０Ｃで確認し、その結果異物の存在を確認した場合、制御部３５に結果を送信し、制御部３５は送信された結果に基づいて、乾燥装置３１に対し、乾燥を適切に行うべく、乾燥装置における温風の送風量、温度、マイクロ波や遠赤外線の照射量、照射時間などを制御することができる。具体的には、異物検出装置１０Ｃで水の存在が確認された場合には、乾燥温度を上げる、乾燥時間を長くする、などの制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０、１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ  異物検出装置
１１    多孔質中空糸膜
１２    赤外線照射部
１３    赤外線検出部
１４    画像処理部
２０  洗浄工程
２１、２２  洗浄槽
２３Ａ、２３Ｂ  減圧洗浄部
２４  加圧洗浄部
２５Ａ、２５Ｂ  制御部
３０  乾燥工程
３１  乾燥装置
３５  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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