スパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法
【課題】煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法を提供する。
【解決手段】液体の性状を検知するセンサ（流量センサ３２など）と、上記液体を用いて発電を行う発電部（コイル２５など）と、上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部（通信部３６）とを備える。これにより、センサにより検知される液体（原水、透過水又は濃縮水）を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線送信部から無線送信される。
【解決手段】液体の性状を検知するセンサ（流量センサ３２など）と、上記液体を用いて発電を行う発電部（コイル２５など）と、上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部（通信部３６）とを備える。これにより、センサにより検知される液体（原水、透過水又は濃縮水）を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線送信部から無線送信される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記スパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント」という。）を一直線上に複数配置するとともに、隣接する膜エレメントの上記中心管同士をインターコネクタ（連結部）で連結することにより構成されるスパイラル型膜濾過装置（以下、単に「膜濾過装置」という。）が知られている。このようにして連結された複数の膜エレメントは、例えば樹脂により形成された外筒内に収容され、１本の膜濾過装置として取り扱われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の膜濾過装置は、一般的に、排水や海水などの原水（原液）を濾過して、浄化された透過水（透過液）を得るために用いられる。特に大型のプラントなどでは、多数本の膜濾過装置がトレーンと呼ばれるラックで保持されることにより、トレーンごとに処理特性（圧力、透過水の水質及び水量など）の管理が行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のようにトレーンごとに処理特性の管理を行う場合には、トレーンにより保持されている多数本の膜濾過装置のうち、一部の膜濾過装置における膜エレメント又は連結部にのみ不具合がある場合に、その不具合箇所を特定することが困難であり、当該特定作業に多大な労力かかるという問題があった。
【０００５】
また、上記のように複数の膜エレメントを備えた膜濾過装置がトレーンにより多数本保持された構成では、トレーンにおける各膜濾過装置の位置、又は、各膜濾過装置内における各膜エレメントの位置に応じて、分離膜の汚染具合及び当該分離膜により原液が濾過される際の負荷が異なる。そのため、膜エレメントを交換する際には、新しい膜エレメントと、まだ使用可能な膜エレメントを適宜に組み合わせて外筒内に収容することにより、最終的にトレーン全体で最適な処理性能を発揮できるように、各膜エレメントの配置及び組み合わせの最適化を行っている。しかしながら、現状では、使用期間のみに基づいて最適化を行っているため、十分に最適化が行われているとは言えない。
【０００６】
さらに、膜エレメントの洗浄や交換といったメンテナンスを行うか否かの判断は、トレーンごとの処理特性に基づいて行われるため、膜エレメントによっては、その位置や使用期間によりメンテナンスが必ずしも適切に行われているとは言えない場合がある。すなわち、場合によっては、いずれかの膜エレメントがメンテナンスを行うには手遅れの状態となっていたり、又は、必要以上に早い段階でメンテナンスが行われていたりする場合があった。
【０００７】
上記のような問題に対し、上記特許文献１に開示されているような技術を用いれば、膜エレメントごとに、その膜エレメントに備えられた無線タグ（ＲＦＩＤタグ）に上記処理特性に関するデータを予め格納しておき、各無線タグからデータを読み出すことにより、膜エレメントごとに上記処理特性の管理を行うことが可能である。しかし、このような無線タグに予め格納されているデータのみに基づいて管理を行う場合であっても、各膜エレメントの状態は時々刻々と変化するため、管理の精度が十分であるとは言えず、各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知することができれば、より精度よく管理を行うことが可能である。
【０００８】
そこで、センサなどを用いて各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知する方法も知られており（例えば、特許文献２参照）、当該特許文献２では、無線タグを用いてセンサに電力を供給する構成や、バッテリからセンサに電力を供給する構成などが開示されている。上記バッテリは充電可能であり、無線タグを用いて充電を行うことも可能である。
【０００９】
【特許文献１】特表２００７−５２７３１８号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３０６４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来技術のように、センサなどの電気部品に対して外部から電力を供給したり、上記電気部品に電力を供給するバッテリに対して外部から充電したりするような構成では、給電作業又は充電作業を行う必要があるため煩雑である。
【００１１】
また、上記の方法は、センサなどを用いて各膜エレメントの状態を検知して、交換の必要性の有無を判断するものであるため、各膜エレメントにおける状態の変化は確認できるものの、その変化の原因まで特定することは困難である。例えば、いずれかの膜エレメントにおいて透過水や原水など液体の性状に変化が生じた場合であっても、その原因は、増殖した微生物が膜に付着することによって発生するバイオファウリングによるものである場合もあれば、上記液体が濃縮されることにより析出した塩類が膜に付着することによって発生するスケールによるものである場合もある。
【００１２】
したがって、たとえ各膜エレメントにおける状態の変化を確認することができたとしても、その変化の原因に応じて行うべきメンテナンスの方法も異なるため、当該原因を特定することができなければメンテナンスを良好に行うことができない。また、上記原因の特定を誤った場合には、メンテナンスを行っても良好な効果が得られないだけでなく、かえって各膜エレメントの寿命を短縮してしまうなどの問題が生じるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保するとともに、スパイラル型膜エレメントの情報を入手することができるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメントであって、液体の性状を検知するセンサと、上記液体を用いて発電を行う発電部と、上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線通信部から無線送信される。ただし、発電部からの電力は、無線送信部だけでなく、上記センサなどのスパイラル型膜エレメントに備えられている各部に供給することができる。
【００１６】
第２の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記発電部から供給される電力を蓄積する蓄電部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、発電部から供給される電力を蓄電部に蓄積しておくことができるので、さらに多くの電力を確保することができる。また、例えばスパイラル型膜エレメント内を液体が流れていないときのように発電部による発電が行われていないときであっても、蓄電部に蓄積されている電力によりスパイラル型膜エレメントに備えられている各部を動作させることができるので、上記各部を安定して動作させることができる。
【００１８】
第３の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記液体の流圧により回転する回転体を備え、上記発電部が、上記回転体の回転に基づいて発電を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、スパイラル型膜エレメント内を液体が流れているときに、当該液体の流圧により回転体が回転し、その回転に基づいて発電部で発電が行われる。したがって、上記液体の流圧により回転する回転体を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。
【００２０】
第４の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記センサが、上記回転体の回転数に基づいて上記液体の流量を検知する流量センサであることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、スパイラル型膜エレメント内を液体が流れているときに、流量センサに備えられた回転体が液体の流圧で回転することにより、その回転数に基づいて当該流量センサで液体の流量を検知することができるとともに、回転体の回転に基づいて発電部で発電を行うことができる。したがって、流体センサに備えられた回転体を利用して、効率よく発電を行うことができる。
【００２２】
第５の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記スパイラル型膜エレメントに取り付けられた無線タグを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、無線タグにデータを予め格納しておき、当該データを外部から読み出すことにより、スパイラル型膜エレメントの処理特性の管理を行うことができる。したがって、無線タグに格納されているデータと、上記センサなどの各部で得られるデータとに基づいて、より精度よく管理を行うことができる。
【００２４】
第６の本発明に係るスパイラル型膜濾過装置は、上記スパイラル型膜エレメントを備えたことを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線通信部から無線送信される。ただし、発電部からの電力は、無線送信部だけでなく、上記センサなどのスパイラル型膜濾過装置に備えられている各部に供給することができる。
【００２６】
第７の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記スパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理システムであって、上記センサからデータを取得するデータ取得手段と、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、軸線方向に並べて設けられた複数のスパイラル型膜エレメントにそれぞれセンサが設けられているので、これらのセンサから取得したデータと、当該センサが設けられているスパイラル型膜エレメントのスパイラル型膜濾過装置内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【００２８】
第８の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【００３０】
第９の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記スパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理方法であって、上記センサからデータを取得するデータ取得ステップと、上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、第７の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。
【００３２】
第１０の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを備えたことを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、第８の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができるとともに、耐圧容器（耐圧ベッセル）内の膜エレメントの情報をより簡易に入手することができる。また、本発明によれば、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０が備えられたスパイラル型膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。また、図２は、図１のスパイラル型膜エレメント１０の内部構成を示した斜視図である。このスパイラル型膜濾過装置５０（以下、単に「膜濾過装置５０」という。）は、スパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント１０」という。）を外筒４０内に一直線上に複数配置することにより構成されている。
【００３６】
外筒４０は、耐圧ベッセルと呼ばれる樹脂製の筒体であり、例えばＦＲＰ(Fiberglass Reinforced Plastics)により形成される。外筒４０の一端部には、排水や海水などの原水（原液）が流入する原水流入口４８が形成されており、当該原水流入口４８から流入する原水が複数の膜エレメント１０で濾過されることにより、浄化された透過水（透過液）と、濾過後の原水である濃縮水（濃縮液）とが得られる。外筒４０の他端部には、透過水が流出する透過水流出口４６と、濃縮水が流出する濃縮水流出口４４とが形成されている。
【００３７】
図２に示すように、膜エレメント１０は、分離膜１２と供給側流路材１８と透過側流路材１４とが積層された状態で中心管２０の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成されたＲＯ(Reverse Osmosis：逆浸透)エレメントである。
【００３８】
より具体的には、樹脂製の網状部材からなる矩形形状の透過側流路材１４の両面に、同一の矩形形状からなる分離膜１２が重ね合わせられるとともに、その３辺が接着されることにより、１辺に開口部を有する袋状の膜部材１６が形成される。そして、この膜部材１６の開口部が中心管２０の外周面に取り付けられ、樹脂製の網状部材からなる供給側流路材１８とともに中心管２０の周囲に巻回されることにより、上記膜エレメント１０が形成される。上記分離膜１２は、例えば不織布層上に多孔性支持体及びスキン層（緻密層）が順次に積層されることにより形成される。
【００３９】
上記のようにして形成された膜エレメント１０の一端側から原水を供給すると、原水スペーサとして機能する供給側流路材１８により形成された原水流路を介して、膜エレメント１０内を原水が通過する。その際、原水が分離膜１２により濾過され、原水から濾過された透過水が、透過水スペーサとして機能する透過側流路材１４により形成された透過水流路内に浸透する。
【００４０】
その後、透過水流路内に浸透した透過水が、当該透過水流路を通って中心管２０側に流れ、中心管２０の外周面に形成された複数の通水孔（図示せず）から中心管２０内に導かれる。これにより、膜エレメント１０の他端側から、中心管２０を介して透過水が流出するとともに、供給側流路材１８により形成された原水流路を介して濃縮水が流出することとなる。
【００４１】
図１に示すように、外筒４０内に収容されている複数の膜エレメント１０は、隣接する膜エレメント１０の中心管２０同士が管状のインターコネクタ（連結部）４２で連結されている。したがって、原水流入口４８から流入した原水は、当該原水流入口４８側の膜エレメント１０から順に原水流路内に流れ込み、各膜エレメント１０で原水から濾過された透過水が、インターコネクタ４２により接続された１本の中心管２０を介して透過水流出口４６から流出する。一方、各膜エレメント１０の原水流路を通過することにより透過水が濾過されて濃縮された濃縮水は、濃縮水流出口４４から流出する。
【００４２】
図３は、中心管２０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０内に、当該中心管２０内を流れる透過水の流圧により回転する回転体としての羽根車２１が設けられている。ただし、上記回転体は、羽根車２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。また、中心管２０は、例えば直径が２０ｍｍ〜５０ｍｍの円管からなるような構成を採用することができるが、このような構成に限らず、より小径又はより大径の中心管２０を採用することも可能である。
【００４３】
中心管２０内には、その中心軸線に沿って主軸２２が配置されており、当該主軸２２の両端部が中心管２０の両端部において保持部２３により保持されている。保持部２３は、中心管２０の中心軸線に対して放射状に延びる複数本の棒材からなり、これらの棒材間の空間が透過水を流通させるための通水口２４を形成している。
【００４４】
羽根車２１は、それぞれの先端部が中心管２０の内周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根２１ａを有している。したがって、中心管２０の一端部の通水口２４を介して中心管２０内に流入した透過水が、羽根車２１の羽根２１ａに接触しながら中心管２０内を流通し、当該中心管２０の他端部の通水口２４から流出することにより、羽根２１ａに作用する透過水の流圧によって羽根車２１が回転するようになっている。
【００４５】
中心管２０における羽根車２１の周囲には、金属線が巻回されることによりコイル２５が形成されている。また、羽根車２１の各羽根２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車２１が回転すると、コイル２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車２１に取り付けられた磁石及びコイル２５は、羽根車２１の回転に基づいて発電を行う発電部２６を構成している。ただし、液体の流圧により回転する回転体を用いて発電を行うような構成としては、上記羽根車２１を用いた構成に限らず、特開２００６−１４１１５５号公報に開示されているような回転式磁石発電機や、特開２０００−１４６６３９号公報に開示されているような非接触式回転体を用いた構成を採用することにより、良好に発電を行うことができる。
【００４６】
図４は、図１のスパイラル型膜濾過装置５０の電気的構成を示したブロック図である。この膜濾過装置５０は、上記コイル２５の他に、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９、通信部３６及びＲＦＩＤタグ３７などを備えている。
【００４７】
膜濾過装置５０に備えられた上記各部のうち、コイル２５、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６は、中心管２０に取り付けられている。一方、ＲＦＩＤタグ３７は、膜エレメント１０の外周面を形成する膜部材１６に取り付けられている。ただし、このような構成に限らず、発電部２６、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６などが、膜エレメント１０における中心管２０以外の部分、例えば膜エレメント１０の端部に取り付けられる端部部材（シールキャリア又はテレスコープ防止部材）などに取り付けられた構成であってもよい。また、ＲＦＩＤタグ３７が、膜エレメント１０における膜部材１６以外の部分、例えば中心管２０又は上記端部部材などに取り付けられた構成であってもよい。
【００４８】
コイル２５に発生する誘導電流は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０により交流(ＡＣ)電流から直流(ＤＣ)電流に変換され、バッテリ３１に供給される。バッテリ３１は二次電池からなり、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０を介して発電部２６から供給される電力を蓄積する蓄電部を構成している。バッテリ３１に蓄積された電力は、当該膜濾過装置５０に備えられた流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５及び圧力センサ３９といった各種センサの他、通信部３６などの他の電気部品にも供給される。上記他の電気部品には、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)などの位置検知部が含まれていてもよい。
【００４９】
流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４及び汚染検知センサ３５は、それぞれ中心管２０内を流れる透過水の性状を検知するセンサであり、中心管２０の内側に設けられている。より具体的には、流量センサ３２は、上記羽根車２１を含む構成であって、当該羽根車２１の回転数に基づいて、中心管２０内を流れる透過水の流量を検知する。言い換えれば、羽根車２１に取り付けられた磁石及びコイル２５により構成される発電部２６は、流量センサ３２の羽根車２１を用いて発電を行うものである。
【００５０】
このような構成によれば、中心管２０内を透過水が流れているときに、流量センサ３２に備えられた羽根車２１が透過水の流圧で回転することにより、その回転数に基づいて当該流量センサ３２で透過水の流量を検知することができるとともに、羽根車２１の回転に基づいて発電部２６で発電を行うことができる。したがって、流量センサ３２に備えられた羽根車２１を利用して、効率よく発電を行うことができる。
【００５１】
電導度センサ３３は、中心管２０内を流れる透過水の電導度を検知するセンサである。温度センサ３４は、中心管２０内を流れる透過水の温度を検知するセンサであり、例えば熱電対により構成することができる。汚染検知センサ３５は、中心管２０内を流れる透過水の汚染状態を検知するセンサである。圧力センサ３９は、中心管２０の外側に設けられ、中心管２０の外側（原水流路内）を流れる原水の圧力を検知するセンサであり、例えば圧電素子や歪みゲージなどにより構成することができる。
【００５２】
通信部３６は、アンテナ３６ａを有しており、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５及び圧力センサ３９などの各種センサからの検知信号を通信装置３８へ無線送信する無線送信部を構成している。通信部３６のアンテナ３６ａは、例えば中心管２０に金属線を巻回することにより形成することができる。
【００５３】
ＲＦＩＤタグ３７は、データを記憶可能な記憶媒体を備え、電波を用いた非接触通信により、通信装置３８との間でデータを送受信することができる無線タグである。このＲＦＩＤタグ３７は、蓄電部を有するアクティブ型のものであってもよいし、蓄電部を有しておらず、通信装置３８からの電波に基づいて電磁誘導を生じることにより電力を得るようなパッシブ型のものであってもよい。
【００５４】
ＲＦＩＤタグ３７には、当該ＲＦＩＤタグ３７が取り付けられている膜エレメント１０に関するデータを記憶することができる。このＲＦＩＤタグ３７に記憶されるデータとしては、膜エレメント１０の位置情報、膜エレメント１０の製造履歴、膜エレメント１０の性能データ、又は、膜エレメント１０のロードマップデータなどが挙げられる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、中心管２０内に設けられた回転体（羽根車２１）の回転に基づいて発電が行われるような構成について説明した。これに対して、第２実施形態では、供給側流路材１８により形成される原水流路内に回転体が設けられている点が異なっている。
【００５６】
図５は、本発明の第２実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０の周囲に巻回された膜部材１６が、中心管２０の軸線方向に沿って２つに分割され、これらの分割された膜部材１６の端面間に空間２７が形成されている。この空間２７は、分割された一方の膜部材１６内における供給側流路材１８により形成された原水流路２８から、他方の膜部材１６内の原水流路２８へと流れる原水が流通する領域であり、上記原水流路２８の一部を構成している。
【００５７】
上記空間２７内には、中心管２０に対して回転可能に取り付けられた回転体としての羽根車１２１が配置されている。この羽根車１２１は、それぞれの先端部が膜エレメント１０の外周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根１２１ａを有している。したがって、分割された一方の膜部材１６内の原水流路２８から他方の膜部材１６内の原水流路２８へと流れる原水が、羽根車１２１の羽根１２１ａに接触しながら空間２７内を流通することにより、羽根１２１ａに作用する原水の流圧によって羽根車１２１が回転するようになっている。
【００５８】
分割された各膜部材１６の一方又は両方における羽根車１２１の周囲には、金属線が巻回されることによりコイル１２５が形成されている。また、羽根車１２１の各羽根１２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車１２１が回転すると、コイル１２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル１２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車１２１に取り付けられた磁石及びコイル１２５は、羽根車１２１の回転に基づいて発電を行う発電部１２６を構成している。
【００５９】
このような構成によれば、原水流路２８内を原水が流れているときに、羽根車１２１が原水の流圧で回転し、その回転に基づいて発電部１２６で発電がおこなわれる。したがって、膜エレメント１０内に羽根車１２１を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。ただし、上記回転体は、羽根車１２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。
【００６０】
なお、本実施形態における膜濾過装置５０の電気的構成は、図４を用いて説明した第１実施形態に係る膜濾過装置５０の電気的構成と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略することとする。
【００６１】
＜第３実施形態＞
第２実施形態では、膜エレメント１０の中間部に設けられた回転体（羽根車１２１）の回転に基づいて発電が行われるような構成について説明した。これに対して、第３実施形態では、膜エレメント１０の端部に回転体が設けられている点が異なっている。
【００６２】
図６は、本発明の第３実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０の周囲に巻回された膜部材１６における軸線方向の両端部に、外周面にシール部材（図示せず）を保持するシールキャリア、又は、膜部材１６がテレスコープ状に変形するのを防止するテレスコープ防止部材として機能する端部部材１１が取り付けられている。膜部材１６内における供給側流路材１８により形成された原水流路２８を流れる原水は、これらの端部部材１１内を通過するようになっている。
【００６３】
端部部材１１内には、中心管２０に対して回転可能に取り付けられた回転体としての羽根車２２１が配置されている。この羽根車２２１は、それぞれの先端部が膜エレメント１０の外周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根２２１ａを有している。したがって、膜部材１６内の原水流路２８に対して流入又は流出する原水が、羽根車２２１の羽根２２１ａに接触しながら端部部材１１内を流通することにより、羽根２２１ａに作用する原水の流圧によって羽根車２２１が回転するようになっている。
【００６４】
各端部部材１１に隣接する膜部材１６の両端部には、金属線が巻回されることによりコイル２２５が形成されている。また、羽根車２２１の各羽根２２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車２２１が回転すると、コイル２２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル２２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車２２１に取り付けられた磁石及びコイル２２５は、羽根車２２１の回転に基づいて発電を行う発電部２２６を構成している。
【００６５】
なお、図６の例では、膜エレメント１０の一端部に取り付けられた端部部材１１内にのみ羽根車２２１を図示するとともに、当該一端部にのみコイル２２５を図示しており、膜エレメント１０の他端部に設けられている羽根車２２１及びコイル２２５を省略して示している。ただし、羽根車２２１及びコイル２２５は、膜エレメント１０の両端部に設けられるような構成に限らず、いずれか一方の端部にのみ設けられるような構成であってもよい。
【００６６】
本実施形態のような構成によれば、原水流路２８内を原水が流れているときに、羽根車２２１が原水の流圧で回転し、その回転に基づいて発電部２２６で発電がおこなわれる。したがって、端部部材１１に羽根車２２１を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。ただし、上記回転体は、羽根車２２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。
【００６７】
なお、本実施形態における膜濾過装置５０の電気的構成は、図４を用いて説明した第１実施形態に係る膜濾過装置５０の電気的構成と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略することとする。
【００６８】
以上の実施形態では、センサにより検知される液体（原水、透過水又は濃縮水）を用いて発電部２６，１２６，２２６で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部２６，１２６，２２６からの電力は、少なくとも無線送信部としての通信部３６に供給され、センサの検知信号が当該通信部３６から無線送信される。
【００６９】
なお、一般的に、原水流路２８内を流れる原水は、中心管２０内を流れる透過水よりも流圧が大きいため、第２実施形態又は第３実施形態のように原水流路２８内に羽根車１２１，２２１を設けることによって、第１実施形態の場合よりも効率よく発電を行うことができる。
【００７０】
また、以上の実施形態では、発電部２６，１２６，２２６から供給される電力をバッテリ３１に蓄積しておくことができるので、さらに多くの電力を確保することができる。また、例えば膜エレメント１０内を液体が流れていないときのように発電部２６，１２６，２２６による発電が行われていないときであっても、バッテリ３１に蓄積されている電力により膜エレメント１０に備えられている各部（例えば、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６など）を動作させることができるので、上記各部を安定して動作させることができる。
【００７１】
さらに、以上の実施形態では、膜エレメント１０にＲＦＩＤタグ３７を取り付けることにより、当該ＲＦＩＤタグ３７にデータを予め格納しておき、当該データを外部から読み出すことにより、膜エレメント１０の処理特性の管理を行うことができる。したがって、ＲＦＩＤタグ３７に格納されているデータと、上記センサなどの各部で得られるデータとに基づいて、より精度よく管理を行うことができる。
【００７２】
以上の実施形態では、羽根車２１，１２１，２２１などの流量センサ３２に備えられた回転体を用いて発電を行うような構成について説明したが、このような構成に限らず、流量センサ３２とは別個に設けられた回転体を用いて発電を行うような構成であってもよいし、回転体以外の他の機構を用いて発電を行うような構成であってもよい。上記他の機構としては、中心管２０や原水流路２８などの膜濾過装置５０内を流れる液体から受ける流圧に応じた電圧を発生する圧電素子や歪みゲージなどを挙げることができる。例えば、膜濾過装置５０の適切な場所に圧電素子（ピエゾ素子）を設けることにより発電することができる。圧電素子は、設置のしやすさや発電効率の観点から、屈曲性を有するフィルム状であることが好ましい。また、圧電素子は、外筒４０（耐圧ベッセル）の内面、膜エレメント１０の外装面、中心管２０の内部やインターコネクタ４２との接続部、外筒４０端部の原水流入部分、膜エレメント１０端部の膜保持部材、膜濾過装置５０の配管内部など、流体の圧力を受けやすい部位や、振動の生じやすい部位に設置することができる。なかでも、電気配線や無線伝送により電力を取り出し、利用する観点からは、外筒４０の内面や、膜エレメント１０の外装面に設けることが好ましい。なお、圧電素子としては、モノモルフ型、バイモルフ型、積層型など、適宜公知の技術を適用することができる。
【００７３】
また、膜濾過装置５０内を流れる液体の流圧を用いて発電を行うような構成に限らず、他の態様で発電を行うような構成を採用することも可能である。例えば、中心管２０内を流れる透過水中に多数の気泡を発生させることにより、当該気泡のエネルギーを用いて発電を行うことも考えられる。この場合、透過水中に発生する多数の気泡の作用により、透過水の洗浄効果も期待することができる。
【００７４】
また、以上の実施形態では、発電部２６，１２６，２２６から供給される電力を蓄電部としてのバッテリ３１に蓄積しておくことができるような構成について説明したが、このような構成に限らず、バッテリ３１を備えていないような構成であってもよい。この場合、発電部２６，１２６，２２６で発生する電力が、上記センサなどの各部に直接供給されるような構成であってもよい。
【００７５】
さらに、以上の実施形態では、膜濾過装置５０を用いて排水や海水などの原水を濾過する場合について説明したが、このような構成に限らず、膜濾過装置５０を用いて水以外の原液を濾過するような構成であってもよい。
【００７６】
図７は、膜濾過装置５０を管理するための膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。この膜濾過装置管理システムでは、多数本の膜濾過装置５０が備えられた造水装置１００により、排水や海水などの原水を濾過して、浄化された透過水を生成することができるとともに、中央監視センターに設けられた管理装置２００により、当該造水装置１００の管理を行うことができるようになっている。造水装置１００には、トレーンと呼ばれるラックが複数設けられており、各トレーンに多数本の膜濾過装置５０が保持され、トレーンごとに処理特性の管理が行われる。
【００７７】
各センサから出力されるデータは、通信部３６を介して通信装置３８へ無線送信され、当該通信装置３８を介して中央監視センターの管理装置２００へ送信される。ただし、各センサからのデータは、通信装置３８へ無線送信されるような構成に限らず、各センサが通信装置３８に対して配線を介して接続されることにより、有線送信されるような構成であってもよい。
【００７８】
造水装置１００には、上記膜濾過装置５０及び通信装置３８の他に、各膜濾過装置５０に対するメンテナンスを実行するためのメンテナンス実行部７０や、当該造水装置１００の状態等に関する各種表示を行うための表示装置８０などが備えられている。メンテナンス実行部７０には、例えば供給する原水の圧力を調整する圧力バルブ、原水の流量を調整する流量調整バルブ、薬品を投入して膜濾過装置５０内を洗浄する薬品洗浄ユニットなどが備えられている。メンテナンス実行部７０に備えられている上記各部は、作業者による直接の操作により動作するだけでなく、中央監視センターの管理装置２００から通信装置６０を介して受信した指示信号に基づいて動作することもできるようになっている。表示装置８０は、例えば液晶表示器などにより構成することができる。
【００７９】
中央監視センターの管理装置２００は、例えばコンピュータからなり、通信部２０１、データ比較部２０２、指示信号出力部２０３及び比較データ記憶部２０４などが備えられている。通信部２０１は、造水装置１００の通信装置３８との間で通信を行う。当該通信は、有線又は無線のいずれであってもよい。当該通信部２０１は、膜濾過装置５０に備えられている各センサからのデータを、通信装置３８を介して取得するデータ取得手段を構成している。
【００８０】
比較データ記憶部２０４は、取得した各センサからのデータと比較するための比較データを予め記憶している比較データ記憶手段である。当該比較データは、膜濾過装置５０における膜エレメント１０の軸線方向に沿った位置と、各センサからそれぞれ得られる基準値との相関関係のデータからなる。例えば、膜濾過装置５０における軸線方向に沿って異なる位置に設けられた複数の膜エレメント１０について、それらの各位置に、当該膜濾過装置５０が正常に動作している状態（メンテナンスを行う必要がない状態）で各膜エレメント１０に備えられた各センサから得られるデータを基準値として対応付けることにより、上記比較データを得ることができる。なお、膜エレメント１０の位置情報は、上述の通りＲＦＩＤタグ３７に記憶しておくことができ、当該ＲＦＩＤタグ３７から通信装置３８に無線送信することができる。
【００８１】
データ比較部２０２は、膜濾過装置５０に備えられている各センサから取得したデータを、比較データ記憶部２０４に記憶されている比較データと比較するデータ比較手段である。また、指示信号出力部２０３は、データ比較部２０２による比較結果に基づいて、膜濾過装置５０の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段である。ただし、上記データ比較部２０２による判断を作業者が行うような構成であってもよく、この場合、作業者の操作に基づいて上記指示信号が出力されるような構成であってもよい。以下、これらのデータ比較部２０２及び指示信号出力部２０３による処理について、より具体的に説明する。
【００８２】
比較データとしては、例えば膜濾過装置５０が正常に動作している状態で、流量センサ３２、電導度センサ３３及び圧力センサ３９からそれぞれ得られるデータを基準値とした比較データを用いることができる。この場合、流量センサ３２により検知される透過水の流量、電導度センサ３３により検知される透過水の電導度、及び、圧力センサ３９により検知される原水の圧力を比較データと比較することにより、その比較結果に基づいて適切なメンテナンスを行うことができる。
【００８３】
なお、膜濾過装置５０が正常に動作している状態では、流量センサ３２により測定される透過水の流量は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に反比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。また、電導度センサ３３により測定される透過水の電導度は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に関わらずほぼ一定となっている。また、圧力センサ３９により測定される原水の圧力は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。
【００８４】
データ比較部２０２による処理は、各センサから取得されるデータが、比較データに対して所定の範囲内にあるか否かを比較することにより行われる。例えば、膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ３２により測定される透過水の流量は、それらの各位置に対応する流量の比較データを中心として、それぞれ所定の流量範囲内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ３３により測定される透過水の電導度は、それらの各位置に対応する電導度の比較データを中心として、それぞれ所定の電導度範囲内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ３９により測定される原水の圧力は、それらの各位置に対応する圧力の比較データを中心として、それぞれ所定の圧力範囲内にあるか否かが比較される。そして、各センサから得られる値が、上記各範囲内にあれば変化がないと判断される一方、上記各範囲よりも小さければ減少し、上記各範囲よりも大きければ増加していると判断される。
【００８５】
例えば、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の上流側端部に配置された膜エレメント１０（以下、「上流側膜エレメント１０」という。）に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少している場合には、バイオファウリングが発生している可能性が高い。
また、上流膜エレメント１０に対応する圧力センサ３９により検知される原水の圧力が増加している場合にも、バイオファウリングが発生している可能性が高い。
特に、上流膜エレメント１０に対応する流量センサ３２、圧力センサ３９及び電導度センサ３３のうち少なくとも２つのセンサにおいて、流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少し、又は、圧力センサ３９により検知される原水の圧力が増加し、又は、電導度センサ３３により検知される透過水の電導度に変化がない場合には、バイオファウリングが発生している可能性が特に高い。
【００８６】
バイオファウリングは、膜濾過装置５０内で微生物が増殖する現象であり、微生物の増殖によって膜濾過装置５０の入口付近にぬめりが生じるため、各センサの測定値に上記のような傾向が生じる。上記のようにバイオファウリングが発生している可能性が高い場合には、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットからアルカリ性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００８７】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよい。
【００８８】
軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の下流側端部に配置された膜エレメント１０（以下、「下流側膜エレメント１０」という。）に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が増加している場合には、バイオファウリングが発生しているか、又は、全体的な膜の劣化が発生している可能性が高い。このような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットからアルカリ性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００８９】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよい。
【００９０】
各膜エレメント１０に対応する電導度センサ３３により検知される透過水の電導度、又は、各膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が、軸線方向におけるいずれかの位置から急に増加している場合には、全体的な膜の劣化が発生しているか、又は、その位置よりも上流側における膜エレメント１０あるいはインターコネクタ４２に異常が発生している可能性が高い。このような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、上記の位置よりも上流側における膜エレメント１０の交換、又は、上記の位置よりも上流側におけるインターコネクタ４２の確認をすべき旨の信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、膜エレメント１０の交換又はインターコネクタ４２の確認などを行うべき旨が位置情報とともに表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行う。
【００９１】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０により、膜エレメント１０の交換又はインターコネクタ４２の確認などが自動で行われるような構成であってもよい。また、交換用の膜エレメント１０を造水装置１００へ配送するよう指示する指示信号が、中央監視センターから部材センターへ送信されるような構成であってもよい。
【００９２】
上流側膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が増加している場合には、全体的な膜の劣化が発生しているか、又は、スケールが発生している可能性が高い。スケールは、膜濾過装置５０の出口に近づくにつれて原液が濃縮され、原液に含まれる塩類が溶解度を超えた場合に析出するものであり、膜濾過装置５０の出口付近に生じやすいことから、各センサの測定値に上記のような傾向が生じる。上記のような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットから酸性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００９３】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、回収率（透過水流量／原水流量）の設定値を自動的に低下させることにより当該回収率を最適化するような構成であってもよい。
【００９４】
下流側膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少している場合には、スケールが発生している可能性が高い。このような場合には、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットから酸性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００９５】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、回収率（透過水流量／原水流量）の設定値を自動的に低下させることにより当該回収率を最適化するような構成であってもよい。
【００９６】
なお、上流側膜エレメント１０は、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の上流側における最端部に配置された膜エレメント１０であってもよいし、上流側の最端部から下流側に所定数の範囲内にある膜エレメント１０であってもよい。同様に、下流側膜エレメント１０は、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の下流側における最端部に配置された膜エレメント１０であってもよいし、下流側の最端部から上流側に所定数の範囲内にある膜エレメント１０であってもよい。
【００９７】
本実施形態では、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０にそれぞれセンサが設けられているので、これらのセンサから取得したデータと、当該センサが設けられている膜エレメント１０の膜濾過装置５０内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパイラル型膜エレメントが備えられたスパイラル型膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。
【図２】図１のスパイラル型膜エレメントの内部構成を示した斜視図である。
【図３】中心管の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図４】図１のスパイラル型膜濾過装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスパイラル型膜エレメントの内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図６】本発明の第３実施形態に係るスパイラル型膜エレメントの内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図７】膜濾過装置を管理するための膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ スパイラル型膜エレメント
１２ 分離膜
１４ 透過側流路材
１６ 膜部材
１８ 供給側流路材
２０ 中心管
２１ 羽根車
２５ コイル
２６ 発電部
２７ 空間
２８ 原水流路
３１ バッテリ
３２ 流量センサ
３３ 電導度センサ
３４ 温度センサ
３５ 汚染検知センサ
３６ 通信部
３７ ＲＦＩＤタグ
３８ 通信装置
４０ 外筒
４２ インターコネクタ
４４ 濃縮水流出口
４６ 透過水流出口
４８ 原水流入口
５０ スパイラル型膜濾過装置
１２１ 羽根車
１２５ コイル
１２６ 発電部
２２１ 羽根車
２２５ コイル
２２６ 発電部
２００ 管理装置
２０２ データ比較部
２０３ 指示信号出力部
２０４ 比較データ記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記スパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント」という。）を一直線上に複数配置するとともに、隣接する膜エレメントの上記中心管同士をインターコネクタ（連結部）で連結することにより構成されるスパイラル型膜濾過装置（以下、単に「膜濾過装置」という。）が知られている。このようにして連結された複数の膜エレメントは、例えば樹脂により形成された外筒内に収容され、１本の膜濾過装置として取り扱われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の膜濾過装置は、一般的に、排水や海水などの原水（原液）を濾過して、浄化された透過水（透過液）を得るために用いられる。特に大型のプラントなどでは、多数本の膜濾過装置がトレーンと呼ばれるラックで保持されることにより、トレーンごとに処理特性（圧力、透過水の水質及び水量など）の管理が行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のようにトレーンごとに処理特性の管理を行う場合には、トレーンにより保持されている多数本の膜濾過装置のうち、一部の膜濾過装置における膜エレメント又は連結部にのみ不具合がある場合に、その不具合箇所を特定することが困難であり、当該特定作業に多大な労力かかるという問題があった。
【０００５】
また、上記のように複数の膜エレメントを備えた膜濾過装置がトレーンにより多数本保持された構成では、トレーンにおける各膜濾過装置の位置、又は、各膜濾過装置内における各膜エレメントの位置に応じて、分離膜の汚染具合及び当該分離膜により原液が濾過される際の負荷が異なる。そのため、膜エレメントを交換する際には、新しい膜エレメントと、まだ使用可能な膜エレメントを適宜に組み合わせて外筒内に収容することにより、最終的にトレーン全体で最適な処理性能を発揮できるように、各膜エレメントの配置及び組み合わせの最適化を行っている。しかしながら、現状では、使用期間のみに基づいて最適化を行っているため、十分に最適化が行われているとは言えない。
【０００６】
さらに、膜エレメントの洗浄や交換といったメンテナンスを行うか否かの判断は、トレーンごとの処理特性に基づいて行われるため、膜エレメントによっては、その位置や使用期間によりメンテナンスが必ずしも適切に行われているとは言えない場合がある。すなわち、場合によっては、いずれかの膜エレメントがメンテナンスを行うには手遅れの状態となっていたり、又は、必要以上に早い段階でメンテナンスが行われていたりする場合があった。
【０００７】
上記のような問題に対し、上記特許文献１に開示されているような技術を用いれば、膜エレメントごとに、その膜エレメントに備えられた無線タグ（ＲＦＩＤタグ）に上記処理特性に関するデータを予め格納しておき、各無線タグからデータを読み出すことにより、膜エレメントごとに上記処理特性の管理を行うことが可能である。しかし、このような無線タグに予め格納されているデータのみに基づいて管理を行う場合であっても、各膜エレメントの状態は時々刻々と変化するため、管理の精度が十分であるとは言えず、各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知することができれば、より精度よく管理を行うことが可能である。
【０００８】
そこで、センサなどを用いて各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知する方法も知られており（例えば、特許文献２参照）、当該特許文献２では、無線タグを用いてセンサに電力を供給する構成や、バッテリからセンサに電力を供給する構成などが開示されている。上記バッテリは充電可能であり、無線タグを用いて充電を行うことも可能である。
【０００９】
【特許文献１】特表２００７−５２７３１８号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０３０６４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来技術のように、センサなどの電気部品に対して外部から電力を供給したり、上記電気部品に電力を供給するバッテリに対して外部から充電したりするような構成では、給電作業又は充電作業を行う必要があるため煩雑である。
【００１１】
また、上記の方法は、センサなどを用いて各膜エレメントの状態を検知して、交換の必要性の有無を判断するものであるため、各膜エレメントにおける状態の変化は確認できるものの、その変化の原因まで特定することは困難である。例えば、いずれかの膜エレメントにおいて透過水や原水など液体の性状に変化が生じた場合であっても、その原因は、増殖した微生物が膜に付着することによって発生するバイオファウリングによるものである場合もあれば、上記液体が濃縮されることにより析出した塩類が膜に付着することによって発生するスケールによるものである場合もある。
【００１２】
したがって、たとえ各膜エレメントにおける状態の変化を確認することができたとしても、その変化の原因に応じて行うべきメンテナンスの方法も異なるため、当該原因を特定することができなければメンテナンスを良好に行うことができない。また、上記原因の特定を誤った場合には、メンテナンスを行っても良好な効果が得られないだけでなく、かえって各膜エレメントの寿命を短縮してしまうなどの問題が生じるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保するとともに、スパイラル型膜エレメントの情報を入手することができるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができるスパイラル型膜エレメント及びこれを備えたスパイラル型膜濾過装置、並びに、これを用いた膜濾過装置管理システム及び膜濾過装置管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメントであって、液体の性状を検知するセンサと、上記液体を用いて発電を行う発電部と、上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線通信部から無線送信される。ただし、発電部からの電力は、無線送信部だけでなく、上記センサなどのスパイラル型膜エレメントに備えられている各部に供給することができる。
【００１６】
第２の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記発電部から供給される電力を蓄積する蓄電部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、発電部から供給される電力を蓄電部に蓄積しておくことができるので、さらに多くの電力を確保することができる。また、例えばスパイラル型膜エレメント内を液体が流れていないときのように発電部による発電が行われていないときであっても、蓄電部に蓄積されている電力によりスパイラル型膜エレメントに備えられている各部を動作させることができるので、上記各部を安定して動作させることができる。
【００１８】
第３の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記液体の流圧により回転する回転体を備え、上記発電部が、上記回転体の回転に基づいて発電を行うことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、スパイラル型膜エレメント内を液体が流れているときに、当該液体の流圧により回転体が回転し、その回転に基づいて発電部で発電が行われる。したがって、上記液体の流圧により回転する回転体を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。
【００２０】
第４の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記センサが、上記回転体の回転数に基づいて上記液体の流量を検知する流量センサであることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、スパイラル型膜エレメント内を液体が流れているときに、流量センサに備えられた回転体が液体の流圧で回転することにより、その回転数に基づいて当該流量センサで液体の流量を検知することができるとともに、回転体の回転に基づいて発電部で発電を行うことができる。したがって、流体センサに備えられた回転体を利用して、効率よく発電を行うことができる。
【００２２】
第５の本発明に係るスパイラル型膜エレメントは、上記スパイラル型膜エレメントに取り付けられた無線タグを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、無線タグにデータを予め格納しておき、当該データを外部から読み出すことにより、スパイラル型膜エレメントの処理特性の管理を行うことができる。したがって、無線タグに格納されているデータと、上記センサなどの各部で得られるデータとに基づいて、より精度よく管理を行うことができる。
【００２４】
第６の本発明に係るスパイラル型膜濾過装置は、上記スパイラル型膜エレメントを備えたことを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部からの電力は、少なくとも無線送信部に供給され、センサの検知信号が当該無線通信部から無線送信される。ただし、発電部からの電力は、無線送信部だけでなく、上記センサなどのスパイラル型膜濾過装置に備えられている各部に供給することができる。
【００２６】
第７の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記スパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理システムであって、上記センサからデータを取得するデータ取得手段と、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、軸線方向に並べて設けられた複数のスパイラル型膜エレメントにそれぞれセンサが設けられているので、これらのセンサから取得したデータと、当該センサが設けられているスパイラル型膜エレメントのスパイラル型膜濾過装置内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【００２８】
第８の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【００３０】
第９の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記スパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理方法であって、上記センサからデータを取得するデータ取得ステップと、上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを備えたことを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、第７の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。
【００３２】
第１０の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを備えたことを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、第８の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、センサにより検知される液体を用いて発電部で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができるとともに、耐圧容器（耐圧ベッセル）内の膜エレメントの情報をより簡易に入手することができる。また、本発明によれば、スパイラル型膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、スパイラル型膜濾過装置をより精度よく管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０が備えられたスパイラル型膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。また、図２は、図１のスパイラル型膜エレメント１０の内部構成を示した斜視図である。このスパイラル型膜濾過装置５０（以下、単に「膜濾過装置５０」という。）は、スパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント１０」という。）を外筒４０内に一直線上に複数配置することにより構成されている。
【００３６】
外筒４０は、耐圧ベッセルと呼ばれる樹脂製の筒体であり、例えばＦＲＰ(Fiberglass Reinforced Plastics)により形成される。外筒４０の一端部には、排水や海水などの原水（原液）が流入する原水流入口４８が形成されており、当該原水流入口４８から流入する原水が複数の膜エレメント１０で濾過されることにより、浄化された透過水（透過液）と、濾過後の原水である濃縮水（濃縮液）とが得られる。外筒４０の他端部には、透過水が流出する透過水流出口４６と、濃縮水が流出する濃縮水流出口４４とが形成されている。
【００３７】
図２に示すように、膜エレメント１０は、分離膜１２と供給側流路材１８と透過側流路材１４とが積層された状態で中心管２０の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成されたＲＯ(Reverse Osmosis：逆浸透)エレメントである。
【００３８】
より具体的には、樹脂製の網状部材からなる矩形形状の透過側流路材１４の両面に、同一の矩形形状からなる分離膜１２が重ね合わせられるとともに、その３辺が接着されることにより、１辺に開口部を有する袋状の膜部材１６が形成される。そして、この膜部材１６の開口部が中心管２０の外周面に取り付けられ、樹脂製の網状部材からなる供給側流路材１８とともに中心管２０の周囲に巻回されることにより、上記膜エレメント１０が形成される。上記分離膜１２は、例えば不織布層上に多孔性支持体及びスキン層（緻密層）が順次に積層されることにより形成される。
【００３９】
上記のようにして形成された膜エレメント１０の一端側から原水を供給すると、原水スペーサとして機能する供給側流路材１８により形成された原水流路を介して、膜エレメント１０内を原水が通過する。その際、原水が分離膜１２により濾過され、原水から濾過された透過水が、透過水スペーサとして機能する透過側流路材１４により形成された透過水流路内に浸透する。
【００４０】
その後、透過水流路内に浸透した透過水が、当該透過水流路を通って中心管２０側に流れ、中心管２０の外周面に形成された複数の通水孔（図示せず）から中心管２０内に導かれる。これにより、膜エレメント１０の他端側から、中心管２０を介して透過水が流出するとともに、供給側流路材１８により形成された原水流路を介して濃縮水が流出することとなる。
【００４１】
図１に示すように、外筒４０内に収容されている複数の膜エレメント１０は、隣接する膜エレメント１０の中心管２０同士が管状のインターコネクタ（連結部）４２で連結されている。したがって、原水流入口４８から流入した原水は、当該原水流入口４８側の膜エレメント１０から順に原水流路内に流れ込み、各膜エレメント１０で原水から濾過された透過水が、インターコネクタ４２により接続された１本の中心管２０を介して透過水流出口４６から流出する。一方、各膜エレメント１０の原水流路を通過することにより透過水が濾過されて濃縮された濃縮水は、濃縮水流出口４４から流出する。
【００４２】
図３は、中心管２０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０内に、当該中心管２０内を流れる透過水の流圧により回転する回転体としての羽根車２１が設けられている。ただし、上記回転体は、羽根車２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。また、中心管２０は、例えば直径が２０ｍｍ〜５０ｍｍの円管からなるような構成を採用することができるが、このような構成に限らず、より小径又はより大径の中心管２０を採用することも可能である。
【００４３】
中心管２０内には、その中心軸線に沿って主軸２２が配置されており、当該主軸２２の両端部が中心管２０の両端部において保持部２３により保持されている。保持部２３は、中心管２０の中心軸線に対して放射状に延びる複数本の棒材からなり、これらの棒材間の空間が透過水を流通させるための通水口２４を形成している。
【００４４】
羽根車２１は、それぞれの先端部が中心管２０の内周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根２１ａを有している。したがって、中心管２０の一端部の通水口２４を介して中心管２０内に流入した透過水が、羽根車２１の羽根２１ａに接触しながら中心管２０内を流通し、当該中心管２０の他端部の通水口２４から流出することにより、羽根２１ａに作用する透過水の流圧によって羽根車２１が回転するようになっている。
【００４５】
中心管２０における羽根車２１の周囲には、金属線が巻回されることによりコイル２５が形成されている。また、羽根車２１の各羽根２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車２１が回転すると、コイル２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車２１に取り付けられた磁石及びコイル２５は、羽根車２１の回転に基づいて発電を行う発電部２６を構成している。ただし、液体の流圧により回転する回転体を用いて発電を行うような構成としては、上記羽根車２１を用いた構成に限らず、特開２００６−１４１１５５号公報に開示されているような回転式磁石発電機や、特開２０００−１４６６３９号公報に開示されているような非接触式回転体を用いた構成を採用することにより、良好に発電を行うことができる。
【００４６】
図４は、図１のスパイラル型膜濾過装置５０の電気的構成を示したブロック図である。この膜濾過装置５０は、上記コイル２５の他に、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９、通信部３６及びＲＦＩＤタグ３７などを備えている。
【００４７】
膜濾過装置５０に備えられた上記各部のうち、コイル２５、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６は、中心管２０に取り付けられている。一方、ＲＦＩＤタグ３７は、膜エレメント１０の外周面を形成する膜部材１６に取り付けられている。ただし、このような構成に限らず、発電部２６、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０、バッテリ３１、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６などが、膜エレメント１０における中心管２０以外の部分、例えば膜エレメント１０の端部に取り付けられる端部部材（シールキャリア又はテレスコープ防止部材）などに取り付けられた構成であってもよい。また、ＲＦＩＤタグ３７が、膜エレメント１０における膜部材１６以外の部分、例えば中心管２０又は上記端部部材などに取り付けられた構成であってもよい。
【００４８】
コイル２５に発生する誘導電流は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０により交流(ＡＣ)電流から直流(ＤＣ)電流に変換され、バッテリ３１に供給される。バッテリ３１は二次電池からなり、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０を介して発電部２６から供給される電力を蓄積する蓄電部を構成している。バッテリ３１に蓄積された電力は、当該膜濾過装置５０に備えられた流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５及び圧力センサ３９といった各種センサの他、通信部３６などの他の電気部品にも供給される。上記他の電気部品には、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)などの位置検知部が含まれていてもよい。
【００４９】
流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４及び汚染検知センサ３５は、それぞれ中心管２０内を流れる透過水の性状を検知するセンサであり、中心管２０の内側に設けられている。より具体的には、流量センサ３２は、上記羽根車２１を含む構成であって、当該羽根車２１の回転数に基づいて、中心管２０内を流れる透過水の流量を検知する。言い換えれば、羽根車２１に取り付けられた磁石及びコイル２５により構成される発電部２６は、流量センサ３２の羽根車２１を用いて発電を行うものである。
【００５０】
このような構成によれば、中心管２０内を透過水が流れているときに、流量センサ３２に備えられた羽根車２１が透過水の流圧で回転することにより、その回転数に基づいて当該流量センサ３２で透過水の流量を検知することができるとともに、羽根車２１の回転に基づいて発電部２６で発電を行うことができる。したがって、流量センサ３２に備えられた羽根車２１を利用して、効率よく発電を行うことができる。
【００５１】
電導度センサ３３は、中心管２０内を流れる透過水の電導度を検知するセンサである。温度センサ３４は、中心管２０内を流れる透過水の温度を検知するセンサであり、例えば熱電対により構成することができる。汚染検知センサ３５は、中心管２０内を流れる透過水の汚染状態を検知するセンサである。圧力センサ３９は、中心管２０の外側に設けられ、中心管２０の外側（原水流路内）を流れる原水の圧力を検知するセンサであり、例えば圧電素子や歪みゲージなどにより構成することができる。
【００５２】
通信部３６は、アンテナ３６ａを有しており、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５及び圧力センサ３９などの各種センサからの検知信号を通信装置３８へ無線送信する無線送信部を構成している。通信部３６のアンテナ３６ａは、例えば中心管２０に金属線を巻回することにより形成することができる。
【００５３】
ＲＦＩＤタグ３７は、データを記憶可能な記憶媒体を備え、電波を用いた非接触通信により、通信装置３８との間でデータを送受信することができる無線タグである。このＲＦＩＤタグ３７は、蓄電部を有するアクティブ型のものであってもよいし、蓄電部を有しておらず、通信装置３８からの電波に基づいて電磁誘導を生じることにより電力を得るようなパッシブ型のものであってもよい。
【００５４】
ＲＦＩＤタグ３７には、当該ＲＦＩＤタグ３７が取り付けられている膜エレメント１０に関するデータを記憶することができる。このＲＦＩＤタグ３７に記憶されるデータとしては、膜エレメント１０の位置情報、膜エレメント１０の製造履歴、膜エレメント１０の性能データ、又は、膜エレメント１０のロードマップデータなどが挙げられる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、中心管２０内に設けられた回転体（羽根車２１）の回転に基づいて発電が行われるような構成について説明した。これに対して、第２実施形態では、供給側流路材１８により形成される原水流路内に回転体が設けられている点が異なっている。
【００５６】
図５は、本発明の第２実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０の周囲に巻回された膜部材１６が、中心管２０の軸線方向に沿って２つに分割され、これらの分割された膜部材１６の端面間に空間２７が形成されている。この空間２７は、分割された一方の膜部材１６内における供給側流路材１８により形成された原水流路２８から、他方の膜部材１６内の原水流路２８へと流れる原水が流通する領域であり、上記原水流路２８の一部を構成している。
【００５７】
上記空間２７内には、中心管２０に対して回転可能に取り付けられた回転体としての羽根車１２１が配置されている。この羽根車１２１は、それぞれの先端部が膜エレメント１０の外周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根１２１ａを有している。したがって、分割された一方の膜部材１６内の原水流路２８から他方の膜部材１６内の原水流路２８へと流れる原水が、羽根車１２１の羽根１２１ａに接触しながら空間２７内を流通することにより、羽根１２１ａに作用する原水の流圧によって羽根車１２１が回転するようになっている。
【００５８】
分割された各膜部材１６の一方又は両方における羽根車１２１の周囲には、金属線が巻回されることによりコイル１２５が形成されている。また、羽根車１２１の各羽根１２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車１２１が回転すると、コイル１２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル１２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車１２１に取り付けられた磁石及びコイル１２５は、羽根車１２１の回転に基づいて発電を行う発電部１２６を構成している。
【００５９】
このような構成によれば、原水流路２８内を原水が流れているときに、羽根車１２１が原水の流圧で回転し、その回転に基づいて発電部１２６で発電がおこなわれる。したがって、膜エレメント１０内に羽根車１２１を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。ただし、上記回転体は、羽根車１２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。
【００６０】
なお、本実施形態における膜濾過装置５０の電気的構成は、図４を用いて説明した第１実施形態に係る膜濾過装置５０の電気的構成と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略することとする。
【００６１】
＜第３実施形態＞
第２実施形態では、膜エレメント１０の中間部に設けられた回転体（羽根車１２１）の回転に基づいて発電が行われるような構成について説明した。これに対して、第３実施形態では、膜エレメント１０の端部に回転体が設けられている点が異なっている。
【００６２】
図６は、本発明の第３実施形態に係るスパイラル型膜エレメント１０の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。この例では、中心管２０の周囲に巻回された膜部材１６における軸線方向の両端部に、外周面にシール部材（図示せず）を保持するシールキャリア、又は、膜部材１６がテレスコープ状に変形するのを防止するテレスコープ防止部材として機能する端部部材１１が取り付けられている。膜部材１６内における供給側流路材１８により形成された原水流路２８を流れる原水は、これらの端部部材１１内を通過するようになっている。
【００６３】
端部部材１１内には、中心管２０に対して回転可能に取り付けられた回転体としての羽根車２２１が配置されている。この羽根車２２１は、それぞれの先端部が膜エレメント１０の外周面に近接する位置まで延びる複数枚の羽根２２１ａを有している。したがって、膜部材１６内の原水流路２８に対して流入又は流出する原水が、羽根車２２１の羽根２２１ａに接触しながら端部部材１１内を流通することにより、羽根２２１ａに作用する原水の流圧によって羽根車２２１が回転するようになっている。
【００６４】
各端部部材１１に隣接する膜部材１６の両端部には、金属線が巻回されることによりコイル２２５が形成されている。また、羽根車２２１の各羽根２２１ａの先端部には、磁石（図示せず）が取り付けられている。このような構成により、羽根車２２１が回転すると、コイル２２５の周囲で上記磁石により形成される磁界が変化し、いわゆる電磁誘導によってコイル２２５に誘導電流が流れるようになっている。すなわち、羽根車２２１に取り付けられた磁石及びコイル２２５は、羽根車２２１の回転に基づいて発電を行う発電部２２６を構成している。
【００６５】
なお、図６の例では、膜エレメント１０の一端部に取り付けられた端部部材１１内にのみ羽根車２２１を図示するとともに、当該一端部にのみコイル２２５を図示しており、膜エレメント１０の他端部に設けられている羽根車２２１及びコイル２２５を省略して示している。ただし、羽根車２２１及びコイル２２５は、膜エレメント１０の両端部に設けられるような構成に限らず、いずれか一方の端部にのみ設けられるような構成であってもよい。
【００６６】
本実施形態のような構成によれば、原水流路２８内を原水が流れているときに、羽根車２２１が原水の流圧で回転し、その回転に基づいて発電部２２６で発電がおこなわれる。したがって、端部部材１１に羽根車２２１を設けるといった簡単な構成で、効率よく発電を行うことができる。ただし、上記回転体は、羽根車２２１に限らず、各種形状のものを採用することができる。
【００６７】
なお、本実施形態における膜濾過装置５０の電気的構成は、図４を用いて説明した第１実施形態に係る膜濾過装置５０の電気的構成と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略することとする。
【００６８】
以上の実施形態では、センサにより検知される液体（原水、透過水又は濃縮水）を用いて発電部２６，１２６，２２６で発電を行うことによって、煩雑な作業を行うことなく、より多くの電力を確保することができる。発電部２６，１２６，２２６からの電力は、少なくとも無線送信部としての通信部３６に供給され、センサの検知信号が当該通信部３６から無線送信される。
【００６９】
なお、一般的に、原水流路２８内を流れる原水は、中心管２０内を流れる透過水よりも流圧が大きいため、第２実施形態又は第３実施形態のように原水流路２８内に羽根車１２１，２２１を設けることによって、第１実施形態の場合よりも効率よく発電を行うことができる。
【００７０】
また、以上の実施形態では、発電部２６，１２６，２２６から供給される電力をバッテリ３１に蓄積しておくことができるので、さらに多くの電力を確保することができる。また、例えば膜エレメント１０内を液体が流れていないときのように発電部２６，１２６，２２６による発電が行われていないときであっても、バッテリ３１に蓄積されている電力により膜エレメント１０に備えられている各部（例えば、流量センサ３２、電導度センサ３３、温度センサ３４、汚染検知センサ３５、圧力センサ３９及び通信部３６など）を動作させることができるので、上記各部を安定して動作させることができる。
【００７１】
さらに、以上の実施形態では、膜エレメント１０にＲＦＩＤタグ３７を取り付けることにより、当該ＲＦＩＤタグ３７にデータを予め格納しておき、当該データを外部から読み出すことにより、膜エレメント１０の処理特性の管理を行うことができる。したがって、ＲＦＩＤタグ３７に格納されているデータと、上記センサなどの各部で得られるデータとに基づいて、より精度よく管理を行うことができる。
【００７２】
以上の実施形態では、羽根車２１，１２１，２２１などの流量センサ３２に備えられた回転体を用いて発電を行うような構成について説明したが、このような構成に限らず、流量センサ３２とは別個に設けられた回転体を用いて発電を行うような構成であってもよいし、回転体以外の他の機構を用いて発電を行うような構成であってもよい。上記他の機構としては、中心管２０や原水流路２８などの膜濾過装置５０内を流れる液体から受ける流圧に応じた電圧を発生する圧電素子や歪みゲージなどを挙げることができる。例えば、膜濾過装置５０の適切な場所に圧電素子（ピエゾ素子）を設けることにより発電することができる。圧電素子は、設置のしやすさや発電効率の観点から、屈曲性を有するフィルム状であることが好ましい。また、圧電素子は、外筒４０（耐圧ベッセル）の内面、膜エレメント１０の外装面、中心管２０の内部やインターコネクタ４２との接続部、外筒４０端部の原水流入部分、膜エレメント１０端部の膜保持部材、膜濾過装置５０の配管内部など、流体の圧力を受けやすい部位や、振動の生じやすい部位に設置することができる。なかでも、電気配線や無線伝送により電力を取り出し、利用する観点からは、外筒４０の内面や、膜エレメント１０の外装面に設けることが好ましい。なお、圧電素子としては、モノモルフ型、バイモルフ型、積層型など、適宜公知の技術を適用することができる。
【００７３】
また、膜濾過装置５０内を流れる液体の流圧を用いて発電を行うような構成に限らず、他の態様で発電を行うような構成を採用することも可能である。例えば、中心管２０内を流れる透過水中に多数の気泡を発生させることにより、当該気泡のエネルギーを用いて発電を行うことも考えられる。この場合、透過水中に発生する多数の気泡の作用により、透過水の洗浄効果も期待することができる。
【００７４】
また、以上の実施形態では、発電部２６，１２６，２２６から供給される電力を蓄電部としてのバッテリ３１に蓄積しておくことができるような構成について説明したが、このような構成に限らず、バッテリ３１を備えていないような構成であってもよい。この場合、発電部２６，１２６，２２６で発生する電力が、上記センサなどの各部に直接供給されるような構成であってもよい。
【００７５】
さらに、以上の実施形態では、膜濾過装置５０を用いて排水や海水などの原水を濾過する場合について説明したが、このような構成に限らず、膜濾過装置５０を用いて水以外の原液を濾過するような構成であってもよい。
【００７６】
図７は、膜濾過装置５０を管理するための膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。この膜濾過装置管理システムでは、多数本の膜濾過装置５０が備えられた造水装置１００により、排水や海水などの原水を濾過して、浄化された透過水を生成することができるとともに、中央監視センターに設けられた管理装置２００により、当該造水装置１００の管理を行うことができるようになっている。造水装置１００には、トレーンと呼ばれるラックが複数設けられており、各トレーンに多数本の膜濾過装置５０が保持され、トレーンごとに処理特性の管理が行われる。
【００７７】
各センサから出力されるデータは、通信部３６を介して通信装置３８へ無線送信され、当該通信装置３８を介して中央監視センターの管理装置２００へ送信される。ただし、各センサからのデータは、通信装置３８へ無線送信されるような構成に限らず、各センサが通信装置３８に対して配線を介して接続されることにより、有線送信されるような構成であってもよい。
【００７８】
造水装置１００には、上記膜濾過装置５０及び通信装置３８の他に、各膜濾過装置５０に対するメンテナンスを実行するためのメンテナンス実行部７０や、当該造水装置１００の状態等に関する各種表示を行うための表示装置８０などが備えられている。メンテナンス実行部７０には、例えば供給する原水の圧力を調整する圧力バルブ、原水の流量を調整する流量調整バルブ、薬品を投入して膜濾過装置５０内を洗浄する薬品洗浄ユニットなどが備えられている。メンテナンス実行部７０に備えられている上記各部は、作業者による直接の操作により動作するだけでなく、中央監視センターの管理装置２００から通信装置６０を介して受信した指示信号に基づいて動作することもできるようになっている。表示装置８０は、例えば液晶表示器などにより構成することができる。
【００７９】
中央監視センターの管理装置２００は、例えばコンピュータからなり、通信部２０１、データ比較部２０２、指示信号出力部２０３及び比較データ記憶部２０４などが備えられている。通信部２０１は、造水装置１００の通信装置３８との間で通信を行う。当該通信は、有線又は無線のいずれであってもよい。当該通信部２０１は、膜濾過装置５０に備えられている各センサからのデータを、通信装置３８を介して取得するデータ取得手段を構成している。
【００８０】
比較データ記憶部２０４は、取得した各センサからのデータと比較するための比較データを予め記憶している比較データ記憶手段である。当該比較データは、膜濾過装置５０における膜エレメント１０の軸線方向に沿った位置と、各センサからそれぞれ得られる基準値との相関関係のデータからなる。例えば、膜濾過装置５０における軸線方向に沿って異なる位置に設けられた複数の膜エレメント１０について、それらの各位置に、当該膜濾過装置５０が正常に動作している状態（メンテナンスを行う必要がない状態）で各膜エレメント１０に備えられた各センサから得られるデータを基準値として対応付けることにより、上記比較データを得ることができる。なお、膜エレメント１０の位置情報は、上述の通りＲＦＩＤタグ３７に記憶しておくことができ、当該ＲＦＩＤタグ３７から通信装置３８に無線送信することができる。
【００８１】
データ比較部２０２は、膜濾過装置５０に備えられている各センサから取得したデータを、比較データ記憶部２０４に記憶されている比較データと比較するデータ比較手段である。また、指示信号出力部２０３は、データ比較部２０２による比較結果に基づいて、膜濾過装置５０の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段である。ただし、上記データ比較部２０２による判断を作業者が行うような構成であってもよく、この場合、作業者の操作に基づいて上記指示信号が出力されるような構成であってもよい。以下、これらのデータ比較部２０２及び指示信号出力部２０３による処理について、より具体的に説明する。
【００８２】
比較データとしては、例えば膜濾過装置５０が正常に動作している状態で、流量センサ３２、電導度センサ３３及び圧力センサ３９からそれぞれ得られるデータを基準値とした比較データを用いることができる。この場合、流量センサ３２により検知される透過水の流量、電導度センサ３３により検知される透過水の電導度、及び、圧力センサ３９により検知される原水の圧力を比較データと比較することにより、その比較結果に基づいて適切なメンテナンスを行うことができる。
【００８３】
なお、膜濾過装置５０が正常に動作している状態では、流量センサ３２により測定される透過水の流量は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に反比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。また、電導度センサ３３により測定される透過水の電導度は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に関わらずほぼ一定となっている。また、圧力センサ３９により測定される原水の圧力は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。
【００８４】
データ比較部２０２による処理は、各センサから取得されるデータが、比較データに対して所定の範囲内にあるか否かを比較することにより行われる。例えば、膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ３２により測定される透過水の流量は、それらの各位置に対応する流量の比較データを中心として、それぞれ所定の流量範囲内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ３３により測定される透過水の電導度は、それらの各位置に対応する電導度の比較データを中心として、それぞれ所定の電導度範囲内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ３９により測定される原水の圧力は、それらの各位置に対応する圧力の比較データを中心として、それぞれ所定の圧力範囲内にあるか否かが比較される。そして、各センサから得られる値が、上記各範囲内にあれば変化がないと判断される一方、上記各範囲よりも小さければ減少し、上記各範囲よりも大きければ増加していると判断される。
【００８５】
例えば、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の上流側端部に配置された膜エレメント１０（以下、「上流側膜エレメント１０」という。）に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少している場合には、バイオファウリングが発生している可能性が高い。
また、上流膜エレメント１０に対応する圧力センサ３９により検知される原水の圧力が増加している場合にも、バイオファウリングが発生している可能性が高い。
特に、上流膜エレメント１０に対応する流量センサ３２、圧力センサ３９及び電導度センサ３３のうち少なくとも２つのセンサにおいて、流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少し、又は、圧力センサ３９により検知される原水の圧力が増加し、又は、電導度センサ３３により検知される透過水の電導度に変化がない場合には、バイオファウリングが発生している可能性が特に高い。
【００８６】
バイオファウリングは、膜濾過装置５０内で微生物が増殖する現象であり、微生物の増殖によって膜濾過装置５０の入口付近にぬめりが生じるため、各センサの測定値に上記のような傾向が生じる。上記のようにバイオファウリングが発生している可能性が高い場合には、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットからアルカリ性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００８７】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよい。
【００８８】
軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の下流側端部に配置された膜エレメント１０（以下、「下流側膜エレメント１０」という。）に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が増加している場合には、バイオファウリングが発生しているか、又は、全体的な膜の劣化が発生している可能性が高い。このような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットからアルカリ性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００８９】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよい。
【００９０】
各膜エレメント１０に対応する電導度センサ３３により検知される透過水の電導度、又は、各膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が、軸線方向におけるいずれかの位置から急に増加している場合には、全体的な膜の劣化が発生しているか、又は、その位置よりも上流側における膜エレメント１０あるいはインターコネクタ４２に異常が発生している可能性が高い。このような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、上記の位置よりも上流側における膜エレメント１０の交換、又は、上記の位置よりも上流側におけるインターコネクタ４２の確認をすべき旨の信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、膜エレメント１０の交換又はインターコネクタ４２の確認などを行うべき旨が位置情報とともに表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行う。
【００９１】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０により、膜エレメント１０の交換又はインターコネクタ４２の確認などが自動で行われるような構成であってもよい。また、交換用の膜エレメント１０を造水装置１００へ配送するよう指示する指示信号が、中央監視センターから部材センターへ送信されるような構成であってもよい。
【００９２】
上流側膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が増加している場合には、全体的な膜の劣化が発生しているか、又は、スケールが発生している可能性が高い。スケールは、膜濾過装置５０の出口に近づくにつれて原液が濃縮され、原液に含まれる塩類が溶解度を超えた場合に析出するものであり、膜濾過装置５０の出口付近に生じやすいことから、各センサの測定値に上記のような傾向が生じる。上記のような場合には、膜劣化物質が流入していないか検証を行い、検証の結果、膜劣化物質が流入していなければ、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットから酸性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００９３】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、回収率（透過水流量／原水流量）の設定値を自動的に低下させることにより当該回収率を最適化するような構成であってもよい。
【００９４】
下流側膜エレメント１０に対応する流量センサ３２により検知される透過水の流量が減少している場合には、スケールが発生している可能性が高い。このような場合には、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置３８へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットから酸性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。
【００９５】
ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、回収率（透過水流量／原水流量）の設定値を自動的に低下させることにより当該回収率を最適化するような構成であってもよい。
【００９６】
なお、上流側膜エレメント１０は、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の上流側における最端部に配置された膜エレメント１０であってもよいし、上流側の最端部から下流側に所定数の範囲内にある膜エレメント１０であってもよい。同様に、下流側膜エレメント１０は、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０のうち、透過水の流通方向の下流側における最端部に配置された膜エレメント１０であってもよいし、下流側の最端部から上流側に所定数の範囲内にある膜エレメント１０であってもよい。
【００９７】
本実施形態では、軸線方向に並べて設けられた複数の膜エレメント１０にそれぞれセンサが設けられているので、これらのセンサから取得したデータと、当該センサが設けられている膜エレメント１０の膜濾過装置５０内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスパイラル型膜エレメントが備えられたスパイラル型膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。
【図２】図１のスパイラル型膜エレメントの内部構成を示した斜視図である。
【図３】中心管の内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図４】図１のスパイラル型膜濾過装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスパイラル型膜エレメントの内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図６】本発明の第３実施形態に係るスパイラル型膜エレメントの内部構成の一例を示した概略斜視図であり、内部構成を透視した状態を示している。
【図７】膜濾過装置を管理するための膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ スパイラル型膜エレメント
１２ 分離膜
１４ 透過側流路材
１６ 膜部材
１８ 供給側流路材
２０ 中心管
２１ 羽根車
２５ コイル
２６ 発電部
２７ 空間
２８ 原水流路
３１ バッテリ
３２ 流量センサ
３３ 電導度センサ
３４ 温度センサ
３５ 汚染検知センサ
３６ 通信部
３７ ＲＦＩＤタグ
３８ 通信装置
４０ 外筒
４２ インターコネクタ
４４ 濃縮水流出口
４６ 透過水流出口
４８ 原水流入口
５０ スパイラル型膜濾過装置
１２１ 羽根車
１２５ コイル
１２６ 発電部
２２１ 羽根車
２２５ コイル
２２６ 発電部
２００ 管理装置
２０２ データ比較部
２０３ 指示信号出力部
２０４ 比較データ記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメントであって、
液体の性状を検知するセンサと、
上記液体を用いて発電を行う発電部と、
上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部とを備えたことを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】
上記発電部から供給される電力を蓄積する蓄電部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項３】
上記液体の流圧により回転する回転体を備え、
上記発電部が、上記回転体の回転に基づいて発電を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項４】
上記センサが、上記回転体の回転数に基づいて上記液体の流量を検知する流量センサであることを特徴とする請求項３に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項５】
上記スパイラル型膜エレメントに取り付けられた無線タグを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメントを備えたことを特徴とするスパイラル型膜濾過装置。
【請求項７】
請求項６に記載のスパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理システムであって、
上記センサからデータを取得するデータ取得手段と、
上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、
上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを備えたことを特徴とする膜濾過装置管理システム。
【請求項８】
上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の膜濾過装置管理システム。
【請求項９】
請求項６に記載のスパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理方法であって、
上記センサからデータを取得するデータ取得ステップと、
上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを備えたことを特徴とする膜濾過装置管理方法。
【請求項１０】
上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを備えたことを特徴とする請求項９に記載の膜濾過装置管理方法。
【請求項１】
分離膜と供給側流路材と透過側流路材とが積層された状態で中心管の周囲にスパイラル状に巻回され、上記供給側流路材により形成される原液流路を介して供給される原液から上記分離膜により濾過された透過液が、上記透過側流路材を介して上記中心管に導かれるスパイラル型膜エレメントであって、
液体の性状を検知するセンサと、
上記液体を用いて発電を行う発電部と、
上記発電部からの電力が供給され、上記センサからの検知信号を無線送信する無線送信部とを備えたことを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】
上記発電部から供給される電力を蓄積する蓄電部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項３】
上記液体の流圧により回転する回転体を備え、
上記発電部が、上記回転体の回転に基づいて発電を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項４】
上記センサが、上記回転体の回転数に基づいて上記液体の流量を検知する流量センサであることを特徴とする請求項３に記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項５】
上記スパイラル型膜エレメントに取り付けられた無線タグを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメントを備えたことを特徴とするスパイラル型膜濾過装置。
【請求項７】
請求項６に記載のスパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理システムであって、
上記センサからデータを取得するデータ取得手段と、
上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、
上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを備えたことを特徴とする膜濾過装置管理システム。
【請求項８】
上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の膜濾過装置管理システム。
【請求項９】
請求項６に記載のスパイラル型膜濾過装置において軸線方向に複数並べて設けられた上記スパイラル型膜エレメントを管理するための膜濾過装置管理方法であって、
上記センサからデータを取得するデータ取得ステップと、
上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記スパイラル型膜エレメントの軸線方向に沿った位置と、上記センサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを備えたことを特徴とする膜濾過装置管理方法。
【請求項１０】
上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記スパイラル型膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを備えたことを特徴とする請求項９に記載の膜濾過装置管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１６６０３５（Ｐ２００９−１６６０３５Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９８０４（Ｐ２００８−３１９８０４）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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