專利名稱：螺旋型膜元件和具備它的螺旋型膜過濾裝置、以及使用它的膜過濾裝置管理系統和膜過 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及螺旋型膜元件和具備它的螺旋型膜過濾裝置、以及使用它的膜過濾裝 置管理系統和膜過濾裝置管理方法，上述螺旋型膜元件是將分離膜、供應側流路構件和濾 過側流路構件以層疊的狀態在中心管的周圍卷繞成螺旋狀而成的，并將利用上述分離膜從 原液過濾后的濾過液，通過上述濾過側流路構件導入上述中心管，上述原液是通過由上述 供應側流路構件形成的原液流路供應的。
背景技術：
已知有一種螺旋型膜過濾裝置(以下簡稱為“膜過濾裝置”)，是在一直線上配置 多個上述螺旋型膜元件(以下簡稱為“膜元件”)，并且通過將鄰接的膜元件的上述中心管 彼此用中間連接器(連結部)連結而構成的。這樣連結的多個膜元件被收容在由例如樹脂 形成的外筒內，作為一個膜過濾裝置使用(例如參照專利文獻1)。這種膜過濾裝置一般用于通過過濾排水、海水等原水(原液)來得到凈化的濾過 水(濾過液)。特別是在大型的成套設備等中，通過用被稱作齒輪系(train)的齒條保持多 個膜過濾裝置，來對每個齒輪系進行處理特性(壓力、濾過水的水質和水量等)的管理。但是在如上述所述對每個齒輪系進行處理特性的管理的情況下，當在被齒輪系保 持的多個膜過濾裝置中，僅一部分膜過濾裝置中的膜元件或連結部發生不良的情況下，存 在難以特定該不良部位、該特定作業花費大量勞力的問題。此外，如上所述在利用齒輪系保持具備多個膜元件的多個膜過濾裝置的結構中， 根據齒輪系中的各膜過濾裝置的位置或各膜過濾裝置內的各膜元件的位置，分離膜的污染 情況和由該分離膜過濾原液時的載荷不同。因此，在交換膜元件之時，按照將新的膜元件和 仍可使用的膜元件適當組合后收容在外筒內，從而最終使齒輪系整體發揮最佳的處理性能 的方式，進行各膜元件的配置和組合的最優化。但是，現狀卻是僅基于使用期間進行最優 化，因此也就談不上充分進行最優化。進而，是否進行膜元件的清洗或交換這樣的維修的判斷，是基于對每個齒輪系的 處理特性進行的，因此根據膜元件不同，有時基于其位置及使用期間并不是一定能夠適當 進行維修。即，根據情況不同，有時會耽誤了對哪個膜元件進行維修，或在不必要的情況下 過早的對哪個膜元件進行了維修。針對上述問題，如果使用上述專利文獻1公開的技術，則對于每個膜元件，在該膜 元件具備的無線標簽(RFID標簽)中預先存儲與上述處理特性相關的數據，通過從無線標 簽讀出數據，能夠對每個膜元件進行上述處理特性的管理。但是，像這樣僅基于預先存儲于 無線標簽的數據進行管理的情況下，各膜元件的狀態時時刻刻都在變化，所以管理的精度 談不上充分，如果能夠實時檢測各膜元件的狀態，則能夠進行更高精度的管理。因此，還已知有一種使用傳感器等來實時檢測各膜元件的狀態的方法(例如參照 專利文獻2)，在該專利文獻2中公開了使用無線標簽向傳感器供應電力的結構，和從電池向傳感器供應電力的結構等。上述電池可充電，也可以使用無線標簽進行充電。專利文獻1 日本特表2007-527318號公報專利文獻2 國際公開第2007-030647號小冊子但是，如上述現有技術那樣，在從外部對傳感器等電氣部件供給電力，或從外部對 向上述電氣部件供給電力的電池進行充電的結構中，由于需要進行供電作業或充電作業， 所以比較繁瑣。此外，上述方法是使用傳感器等檢測各膜元件的狀態，判斷有無交換的必要性的， 所以雖然能夠確認各膜元件的狀態變化，但還是難以特定其變化原因。例如，即使在任意一 個膜元件中在濾過水和原水等液體的性狀上發生變化的情況下，其原因有時是由繁殖的微 生物附著在膜上而產生的生物附著物引起的，有時則是由上述液體濃縮而析出的鹽類附著 在膜上而產生的水垢引起的。因而，即使能夠確認各膜元件的狀態變化，由于根據其變化的原因而要進行維修 的方法也不同，所以如果無法特定該原因則無法良好地進行維修。此外，在弄錯上述原因的 特定的情況下，即使進行維修也不僅無法得到良好的效果，反而有可能產生縮短各膜元件 的壽命等的問題。
發明內容
本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種不進行繁雜的作業而能夠 確保更多的電力并且能夠得到螺旋型膜元件的信息的螺旋型膜元件和具備它的螺旋型膜 過濾裝置、以及使用它的膜過濾裝置管理系統和膜過濾裝置管理方法。此外，本發明的目的 在于提供一種能夠更高精度地管理螺旋型膜過濾裝置的螺旋型膜元件和具備它的螺旋型 膜過濾裝置、以及使用它的膜過濾裝置管理系統和膜過濾裝置管理方法。本發明的第一方面涉及的螺旋型膜元件，是將分離膜、供應側流路構件和濾過側 流路構件以層疊的狀態在中心管的周圍卷繞成螺旋狀而成的，將利用上述分離膜從原液過 濾后的濾過液，通過上述濾過側流路構件導入上述中心管，上述原液是通過由上述供應側 流路構件形成的原液流路供應的，其特征在于，上述螺旋型膜元件具備檢測液體的性狀的 傳感器；使用上述液體進行發電的發電部；無線發送部，其被供應來自上述發電部的電力， 對來自上述傳感器的檢測信號進行無線發送。根據這樣的結構，通過使用由傳感器檢測的液體在發電部進行發電，能夠不進行 繁雜的作業而確保更多的電力。來自發電部的電力至少向無線發送部供應，從該通信部無 線發送傳感器的檢測信號。但是，能夠將來自發電部的電力不僅供給至無線發送部，而且供 給至上述傳感器等的螺旋型膜元件所具備的各部。本發明的第二方面涉及的螺旋型膜元件，其特征在于，具備蓄積從上述發電部供 應的電力的蓄電部。根據這樣的結構，由于能夠將從發電部供應的電力預先蓄積在蓄電部中，所以能 夠確保更多的電力。此外，即使例如像在膜元件內不流動液體時那樣發電部不進行發電時， 也能夠利用在蓄電部中蓄積的電力使膜元件具備的各部動作，因此能夠使上述各部穩定動作。本發明的第三方面涉及的螺旋型膜元件，其特征在于，具備通過上述的液體的流體壓力旋轉的旋轉體，上述發電部基于上述旋轉體的旋轉進行發電。根據這樣的結構，當液體在螺旋型膜元件內流動時，通過該液體的流體壓力使旋 轉體旋轉，基于該旋轉在發電部進行發電。因而，能夠用設置通過上述液體的流體壓力旋轉 的旋轉體這樣的簡單結構有效地進行發電。本發明的第四方面涉及的螺旋型膜元件，其特征在于，上述傳感器是基于上述旋 轉體的轉速來檢測上述液體的流量的流量傳感器。根據這樣的結構，當液體在螺旋型膜元件內流動時，傳感器所具備的旋轉體由于 液體的流體壓力而旋轉，基于其轉速利用該流量傳感器能夠檢測液體的流量，并且基于旋 轉體的轉速能夠在發電部進行發電。因而，能夠利用傳感器所具備的旋轉體有效地進行發 H1^ ο本發明的第五方面涉及的螺旋型膜元件，其特征在于，具備安裝于上述螺旋型膜 元件的無線標簽。根據這樣的結構，通過在無線標簽中預先存儲數據，從外部讀出該數據，能夠進行 螺旋型膜元件的處理特性的管理。因而，基于在無線標簽中存儲的數據和通過上述傳感器 等的各部得到的數據，能夠進行更高精度地管理。本發明的第六方面涉及的螺旋型膜過濾裝置，其特征在于，具備上述螺旋型膜元 件。根據這樣的結構，通過使用由傳感器檢測的液體在發電部進行發電，能夠不進行 繁雜的作業而確保更多的電力。來自發電部的電力至少向無線發送部供應，從該通信部無 線發送傳感器的檢測信號。但是，能夠將來自發電部的電力不僅供給至無線發送部，而且供 給至上述傳感器等的螺旋型膜過濾裝置所具備的各部。本發明的第七方面涉及的膜過濾裝置管理系統，是用于對在上述螺旋型膜過濾裝 置中在軸線方向上排列設置多個的上述螺旋型膜元件進行管理的膜過濾裝置管理系統，其 特征在于，上述膜過濾裝置管理系統具備從上述傳感器取得數據的數據取得單元；比較 數據存儲單元，其預先存儲有表示上述螺旋型膜元件的沿著軸線方向的位置和從上述傳感 器取得的基準值的相關關系的比較數據；數據比較單元，其將通過上述數據取得單元取得 的數據與上述比較數據進行比較。根據這樣的結構，由于具備傳感器的安裝部件分別安裝于在軸線方向上排列設置 的多個螺旋型膜元件，所以能夠得到將從這些傳感器得到的數據與具備該傳感器的安裝部 件安裝到的螺旋型膜元件的螺旋型膜過濾裝置內的軸線方向的各位置對應的數據。通過將 這樣得到的數據與比較數據進行比較，能夠更明確地特定在螺旋型膜過濾裝置內產生的變 化的原因，根據該原因進行適當的維修，因此能夠更高精度地管理螺旋型膜過濾裝置。本發明的第八方面涉及的膜過濾裝置管理系統，其特征在于，具備指示信號輸出 單元，上述指示信號輸出單元基于通過上述數據比較單元得到的比較結果，輸出與上述螺 旋型膜過濾裝置的運轉相關的指示信號。根據這樣的結構，能夠更明確地特定在螺旋型膜過濾裝置內產生的變化的原因， 輸出與該原因對應的指示信號，因此能夠進行適當的維修，能夠更高精度地管理螺旋型膜 過濾裝置。本發明的第九方面涉及的膜過濾裝置管理系統，是用于對在上述螺旋型膜過濾裝置中在軸線方向上排列設置多個的上述螺旋型膜元件進行管理的膜過濾裝置管理方法，其 特征在于，上述膜過濾裝置管理方法具備從上述傳感器取得數據的數據取得步驟；數據 比較步驟，將由上述數據取得步驟取得的數據，與表示上述螺旋型膜元件的沿著軸線方向 的位置和從上述傳感器取得的基準值的相關關系的比較數據進行比較。根據這樣的結構，能夠提供一種起到與本發明的第七方面涉及的過濾裝置管理系 統同樣的效果的膜過濾裝置管理方法。本發明的第十方面涉及的膜過濾裝置管理方法，其特征在于，具備指示信號輸出 步驟，上述指示信號輸出步驟基于通過上述數據比較步驟得到的比較結果，輸出與上述螺 旋型膜過濾裝置的運轉相關的指示信號。根據這樣的結構，能夠提供一種起到與本發明的第八方面涉及的過濾裝置管理系 統同樣的效果的膜過濾裝置管理方法。根據本發明，通過使用由傳感器檢測的液體在發電部進行發電，能夠不進行繁雜 的作業而確保更多的電力，并且能夠更容易地得到耐壓容器內的膜元件的信息。此外，根據 本發明，能夠更明確地特定在螺旋型膜過濾裝置內產生的變化的原因，根據該原因進行適 當的維修，因此能夠更高精度地管理螺旋型膜過濾裝置。
圖1是表示具備本發明的第一實施方式涉及的螺旋型膜元件的螺旋型膜過濾裝 置的一例的概略剖視圖。圖2是表示圖1的螺旋型膜元件的內部結構的立體圖。圖3是表示中心管的內部結構的一例的概略立體圖，表示透視內部結構的狀態。圖4是表示圖1的螺旋型膜過濾裝置的電氣結構的框圖。圖5是表示本發明的第二實施方式涉及的螺旋型膜元件的內部結構的一例的概 略立體圖，表示透視內部結構的狀態。圖6是表示本發明的第三實施方式涉及的螺旋型膜元件的內部結構的一例的概 略立體圖，表示透視內部結構的狀態。圖7是表示用于管理膜過濾裝置的膜過濾裝置管理系統的一例的框圖。附圖標記說明10...螺旋型膜元件；12...分離膜；14...濾過側流路構件； 16...膜部件；18...供應側流路構件；20...中心管21...葉輪；25...線圈；26...發 電部；27...空間；28...原水流路；31...電池；32...流量傳感器；33...電導率傳感器； 34...溫度傳感器；35...污染檢測傳感器；36...通信部；37. . . RFID標簽；38...通信裝 置；40...外筒；42...中間連接器；44...濃縮水流出口 ；46...濾過水流出口 ；48...原水 流入口；50...螺旋型膜過濾裝置；121...葉輪；125...線圈；126...發電部；221...葉 輪；225. ·.線圈；226...發電部；200. · ·管理裝置；202. · ·數據比較部；203. · ·指示信號 輸出部；204...比較數據存儲部。
具體實施例方式<第一實施方式>圖1是表示具備本發明的第一實施方式涉及的螺旋型膜元件10的螺旋型膜過濾裝置50的一例的概略截面圖。此外，圖2是表示圖1的螺旋型膜元件10的內部結構的立 體圖。該螺旋型膜過濾裝置50(以下簡稱為“膜過濾裝置50”)是通過在外筒40內在直線 上配置多個螺旋型膜元件(以下簡稱為“膜元件10”)而構成的。外筒40是被稱作耐壓容器的樹脂制筒體，例如由FRP(FiberglassReinforced Plastics)形成。在外筒40的一端部形成有排水、海水等原水(原液)流入的原水流入口 48，從該原水流入口 48流入的原水被多個膜元件10過濾，由此得到被凈化的濾過水(濾過 液)和作為過濾后的原水的濃縮水(濃縮液)。在外筒40的另一端部上，形成有濾過水流 出的濾過水流出口 46和濃縮水流出的濃縮水流出口 44。如圖2所示，膜元件10是將分離膜12、供應側流路構件18和濾過側流路側14以 層疊的狀態在中心管20的周圍卷繞成螺旋狀而形成的RCKReverse Osmosis 反滲透)元 件。具體而言，在由樹脂制的網狀部件構成的矩形形狀的濾過側流路構件14的兩面， 重合由相同的矩形形狀構成的分離膜12，并且其三邊粘合，從而形成在一邊具有開口部的 袋狀膜部件16。而且，該膜部件16的開口部安裝在中心管20的外周面，與由樹脂制的網狀 部件構成的供應側流路構件18 —起被卷繞在中心管20的周圍，由此形成上述膜元件10。 上述分離膜12由例如在無紡布層上順次層疊多孔性支承體和表皮層(致密層)而形成。如果從按照上述方式形成的膜元件10的一端側供應原水，通過由作為原水隔離 物發揮功能的供應側流路構件18形成的原水流路，原水在膜元件10內通過。此時，原水被 分離膜12過濾，從原水過濾的濾過水，浸透到由作為濾過水隔離物起作用的濾過側流路構 件14形成的濾過水流路內。之后，浸透到濾過水流路內的濾過水，經過該濾過水流路向中心管20側流動，從 形成在中心管20的外周面的多個通水孔(未圖示)導入中心管20內。由此，濾過水從膜 元件10的另一端側通過中心管20流出，并且濃縮水通過由供應側流路構件18形成的原水 流路流出。如圖1所示，收容在外筒40內的多個膜元件10，鄰接的膜元件10的中心管20彼 此用管狀的中間連接器(連結部)42連結。因而，從原水流入口 48流入的原水，從該原水 流入口 48側的膜元件10順次流入原水流路內，用各膜元件10從原水過濾的濾過水，通過 由中間連接器42連接的一個中心管20從濾過水流出口 46流出。另一方面，穿過各膜元件 10的原水流路，將濾過水過濾并濃縮而得到的濃縮水，從濃縮水流出口 44流出。圖3是表示中心管20的內部結構的一例的概略立體圖，表示了透視內部結構的狀 態。在該例子中，在中心管20內設置有利用在中心管20內流動的濾過水的流體壓力旋轉 的作為旋轉體的葉輪21。但是，上述旋轉體并不限定于葉輪21，能夠采用各種形狀的葉輪。 中心管20例如能夠采用由直徑為20mm 50mm的圓管構成的結構，但并不限定于此，也可 以采用更小直徑或更大直徑的中心管20。在中心管20內沿著其中心軸線配置有主軸22，該主軸22的兩端部被保持部23保 持在中心管20的兩端部。保持部23由相對于中心管20的中心軸線放射狀延伸的多根棒 件構成，這些棒件間的空間形成用于使濾過水流通的通水口 24。葉輪21具有各自的前端部延伸至與中心管20的內周面近接的位置的多根葉片 21a。因而，通過中心管20的一端部的通水口 24流入到中心管20內的濾過水，一邊與葉輪21的葉片21a接觸一邊在中心管20內流通，并從該中心管20的另一端部的通水口 24流 出，這樣能夠利用作用于葉片21a的濾過水的流體壓力使葉輪21旋轉。在中心管20的葉輪21的周圍，通過卷繞金屬線而形成有線圈25。此外，在葉輪 21的各葉片21a的前端部安裝有磁鐵(未圖示)。根據這樣的結構，如果葉輪21旋轉，在 線圈25的周圍由上述磁鐵形成的磁場發生變化，利用所謂的電磁感應在線圈25中流動感 應電流。即，安裝在葉輪21上的磁鐵和線圈25構成基于葉輪21的旋轉進行發電的發電部 26。但是，作為使用利用液體的流體壓力旋轉的旋轉體進行發電的結構，并不限定于使用 上述葉輪21的結構，通過采用日本特開2006-141155號公報所公開的旋轉式磁鐵發電機、 或使用日本特開2000-146639號公報所公開的非接觸式旋轉體的結構，能夠進行良好地發 H1^ 器ο圖4是表示圖1的螺旋型膜過濾裝置50的電氣結構的框圖。該膜過濾裝置50，除 了上述線圈25之外，還具備AC/DC轉換器30 (converter)、電池31、流量傳感器32、電導率 傳感器33、溫度傳感器34、污染檢測傳感器35、壓力傳感器39、通信部36和RFID標簽37等。在膜過濾裝置50具備的上述各部之中，線圈25、AC/DC轉換器30、電池31、流量傳 感器32、電導率傳感器33、溫度傳感器34、污染檢測傳感器35、壓力傳感器39和通信部36 安裝于中心管20。另一方面，RFID標簽37安裝于形成膜元件10的外周面的膜部件16。但 是，并不限定于這樣的結構，也可以采用如下結構，即、發電部26、AC/DC轉換器30、電池31、 流量傳感器32、電導率傳感器33、溫度傳感器34、污染檢測傳感器35、壓力傳感器39和通 信部36等，安裝在膜元件10中的中心管20以外的部分、例如安裝在膜元件10的端部的端 部部件(密封載體或防伸縮部件)等。此外，也可以構成為RFID標簽37安裝在膜元件10 的膜元件16以外的部分、例如中心管20或上述端部部件等。在線圈25中產生的感應電流，被AC/DC轉換器30從交流(AC)轉換成直流(DC) 后向電池31供應。電池31由二次電池構成，構成蓄積通過AC/DC轉換器30從發電部26 供應的電力的蓄電部。蓄積在該電池31中的電力，除了供應至該膜過濾裝置50具備的流 量傳感器32、電導率傳感器33、溫度傳感器34、污染檢測傳感器35和壓力傳感器39的各 種傳感器之外，還供應至通信部36等其他的電氣部件。上述其他電氣部件也可以包含例如 GPS(Global Positioning System)等的位置檢測部。流量傳感器32、電導率傳感器33、溫度傳感器34和污染檢測傳感器35，分別是對 在中心管20內流動的濾過水的性狀進行檢測的傳感器，它們被設置在中心管20的內側。具 體而言，流量傳感器32是包括上述葉輪21的結構，基于該葉輪21的轉速，對在中心管20 內流動的濾過水的流量進行檢測。換言之，由安裝在葉輪21上的磁鐵和線圈25構成的發 電部26使用流量傳感器32的葉輪21進行發電。根據這樣的結構，當濾過水在中心管20內流動時，流量傳感器32具備的葉輪21 由于濾過水的流體壓力而旋轉，能夠基于該轉速用該流量傳感器32檢測濾過水的流量，并 且能夠基于葉輪21的旋轉用發電部26進行發電。因而，利用流量傳感器32具備的葉輪 21，能夠有效地進行發電。電導率傳感器33是對在中心管20內流動的濾過水的電導率進行檢測的傳感器。 溫度傳感器34是對在中心管20內流動的濾過水的溫度進行檢測的傳感器，例如其能夠由熱電偶構成。污染檢測傳感器35是對在中心管20內流動的濾過水的污染狀態進行檢測的 傳感器。壓力傳感器39設置在中心管20的外側，并是對在中心管20的外側(原水流路 內)流動的原水的壓力進行檢測的傳感器，例如能夠由壓電元件或應變片等構成。通信部36具有天線36a，并且構成將來自流量傳感器32、電導率傳感器33、溫度傳 感器34、污染傳感器35和壓力傳感器39等的各種傳感器的檢測信號向通信裝置38無線發 送的無線發送部。通信部36的天線36a，例如能夠通過在中心管20上卷繞金屬線而形成。RFID標簽37具備可存儲數據的存儲介質，是利用使用電波的非接觸通信能夠與 通信裝置38之間發送接收數據的無線標簽。該RFID標簽37可以是具有蓄電部的有源型 標簽，也可以是不具有蓄電部而基于通信裝置38的電波產生電磁感應得到電力的無源型 標簽。在RFID標簽37中能夠存儲與該RFID標簽37被安裝到的膜元件10相關的數據。 作為存儲于該RFID標簽37的數據，能夠舉出膜元件10的位置信息、膜元件10的制造履歷、 膜元件10的性能數據或膜元件10的負載圖數據等。<第二實施方式>第一實施方式中，針對基于設置在中心管20內的旋轉體(葉輪21)的旋轉進行發 電的結構進行了說明。與此相反，第二實施方式中在由供應側流路構件18形成原水流路內 設置有旋轉體這一點不同。圖5是表示本發明的第二實施方式的螺旋型膜元件10的內部結構的一例的概略 立體圖，表示了透視內部結構的狀態。在該例子中，在中心管20的周圍卷繞的膜部件16沿 著中心管20的軸線方向被分割成兩個，在這些被分割成的膜部件16的端面間形成有空間 27。該空間27是從被分割成的一個膜部件16內的由供應側流路構件18形成的原水流路 28向另一個膜部件16內的原水流路28流動的原水流通的區域，構成上述原水流路28的一 部分。在上述空間27內配置有相對中心管20能夠旋轉地安裝的作為旋轉體的葉輪121。 該葉輪121具有各自的前端部延伸至與膜元件10的外周面近接的位置的多個葉片121a。 因而，從被分割成的一個膜元件16內的原水流路28向另一個膜元件16內的原水流路28 流動的原水，一邊與葉輪121的葉片121a接觸一邊在空間27內流通，從而能夠利用作用于 葉輪121a的原水的流體壓力使葉輪121旋轉。在被分割成的各膜元件16的一個或兩個的葉輪121的周圍，通過卷繞金屬線而形 成有線圈125。此外，在葉輪121的各葉片121a的前端部安裝有磁鐵(未圖示)。根據這 樣的結構，如果葉輪121旋轉，在線圈125的周圍由上述磁鐵形成磁場發生變化，利用所謂 的電磁感應在線圈125中流動感應電流。即，安裝在葉輪121上的磁鐵和線圈125，構成基 于葉輪121的旋轉進行發電的發電部126。根據這樣的結構，當原水在原水流路28內流動時，葉輪121由于原水的流體壓力 而旋轉，基于該旋轉通過發電部126進行發電。因而，用在膜元件10內設置葉輪121這樣 的簡單結構能夠有效地進行發電。但是，上述旋轉體并不限定于葉輪121，也能夠采用各種 形狀的葉輪。另外，本實施方式中的膜過濾裝置50的電氣結構與使用圖4說明的第一實施方式 涉及的膜過濾裝置50的電氣結構相同，所以在此省略詳細的說明。
<第三實施方式>在第二實施方式中，針對基于設置在膜元件10的中心部的旋轉體(葉輪121)的 旋轉進行發電的結構進行了說明。與此相反，第三實施方式中在膜元件10的端部設置有旋 轉體這一點不同。圖6是表示本發明的第三實施方式的螺旋型膜元件10的內部結構的一例的概略 立體圖，表示了透視內部結構的狀態。在該例子中，在中心管20的周圍卷繞的膜元件16的 軸線方向的兩端部安裝有在外周面保持密封部件(未圖示)的密封載體、或防止膜部件16 伸縮變形的作為防伸縮部件發揮功能的端部部件11。在膜部件16內的由供應側流路構件 18形成的原水流路28流動的原水，在這些端部部件11內通過。在端部部件11內配置有相對于中心管20能夠旋轉地安裝的作為旋轉體的葉輪 221。該葉輪221具有各自的前端部延伸至與膜元件10的外周面近接的位置的多個葉片 221a。因而，從相對膜元件16內的原水流路28流入或流出的原水，一邊與葉輪221的葉片 221a接觸一邊在端部部件11內流通，從而能夠利用作用于葉輪221a的原水的流體壓力使 葉輪221旋轉。在與各端部部件11鄰接的膜部件16的兩端部，通過卷繞金屬線而形成有線圈 225。此外，在葉輪221的各葉片221a的前端部安裝有磁鐵(未圖示)。根據這樣的結構， 如果葉輪221旋轉，在線圈225的周圍由上述磁鐵形成磁場發生變化，利用所謂的電磁感應 在線圈225中流動感應電流。即，安裝在葉輪221上的磁鐵和線圈225，構成基于葉輪221 的旋轉進行發電的發電部226。另外，在圖6的例子中，僅在安裝于膜元件10的一端部的端部部件11內圖示葉輪 221，并且僅在該一端部圖示線圈225，省略表示設置在膜元件10的另一端部的葉輪221和 線圈225。但是，葉輪221和線圈225并不限定于設置在膜元件10的兩端部的結構，也可以 是僅設置在任意一個端部的結構。根據本實施方式的結構，當原水在原水流路28內流動時，葉輪221由于原水的流 體壓力而旋轉，基于該旋轉通過發電部226進行發電。因而，用在端部部件11上設置葉輪 221這樣的簡單結構能夠有效地進行發電。但是，上述旋轉體并不限定于葉輪221，也能夠 采用各種形狀的葉輪。另外，本實施方式中的膜過濾裝置50的電氣結構與使用圖4說明的第一實施方式 涉及的膜過濾裝置50的電氣結構相同，所以在此省略詳細的說明。在以上的實施方式中，通過使用由傳感器檢測的液體(原水、濾過水或濃縮水)在 發電部26、126、226進行發電，能夠不進行繁雜的作業而確保更多的電力。來自發電部26、 126、226的電力至少向作為無線發送部的通信部36供應，從該通信部36無線發送傳感器的 檢測信號。另外，一般地，由于在原水流路28內流動的原水與在中心管20內流動的濾過水相 比流體壓力大，所以通過如第二實施方式或第三實施方式那樣在原水流路28內設置葉輪 121、221，能夠進行比第一實施方式更有效的發電。此外，在以上的實施方式中，由于能夠將從發電部26、126、226供應的電力預先蓄 積在電池31中，所以能夠確保更多的電力。即使例如像在膜元件10內不流動液體時那樣 發電部26、126、226不進行發電時，也能夠利用在電池31中蓄積的電力使膜元件10具備的各部(例如流量傳感器32、電導率傳感器33、溫度傳感器34、污染檢測傳感器35、壓力傳感 器39和通信部36等)動作，因此能夠使上述各部穩定動作。進而，在以上的實施方式中通過在膜元件10上安裝RFID標簽37，在該RFID標簽 37中預先存儲數據，并從外部讀出該數據，從而能夠進行膜元件10的處理特性的管理。因 而，基于存儲于RFID標簽37的數據和由上述傳感器等各部得到的數據能夠進行更高精度
的管理。在以上的實施方式中，對使用葉輪21、121、221等的流量傳感器32具備的旋轉體 進行發電的結構進行了說明，但并不限定于這樣的結構，可以是使用與流量傳感器32分開 設置的旋轉體進行發電的結構，也可以是使用旋轉體以外的其他機構進行發電的結構。作 為上述其他機構，能夠舉出產生與從中心管20和原水流路28等的膜過濾裝置50內流動的 液體接受的流體壓力對應的電壓的壓電元件及應變片等。例如能夠通過在膜過濾裝置50 的適當部位設置壓電元件(壓電元件)來進行發電。從設置的容易度和發電效率的觀點出 發，優選地壓電元件是具有彎曲性的薄膜狀。此外，也能夠將壓電元件設置在外筒40 (耐壓 容器)的內面、膜元件10的外裝面、中心管20的內部或與中間連接器42的連結部、外筒40 端部的原水流入部分、膜元件10端部的膜保持部件、膜過濾裝置50的配管內部等，易于受 到流體的壓力的部位，或易于產生振動的部位。其中，從利用電氣配線或無線傳送取出電力 并加以利用的觀點出發，優選將壓電元件設置在外筒40的內面或膜元件10的外裝面。另 外，作為壓電元件，能夠應用單壓電晶片型、雙壓電晶片型、層疊型等適當公知的技術。此外，并不限定于使用在膜過濾裝置50內流動的液體的流體壓力進行發電的結 構，也可以是采用其他方式進行發電的結構。例如，也考慮通過在中心管20內流動的濾過 水中產生大量氣泡，這樣使用該氣泡的能量進行發電。在該情況下，利用在濾過水中產生的 大量氣泡的作用，也能夠期待濾過水的清洗效果。此外，在以上的實施方式中，對能夠將從發電部26、126、226供應的電力預先存儲 在作為蓄電部的電池31中的結構進行了說明，但并不限定于這樣的結構，也可以是不具備 電池31的結構。在該情況下，也可以將由發電部26、126、226產生的電力直接供應至上述 傳感器等各部。進而，在以上的實施方式中，對使用膜過濾裝置50過濾排水、海水等的原水的情 況進行了說明，但并不限定于這樣的結構，也可以是使用膜過濾裝置50過濾原水以外的原 液的結構。圖7是表示用于管理膜過濾裝置50的膜過濾裝置管理系統的一例的框圖。在該 膜過濾裝置管理系統中，能夠利用多個膜過濾裝置50具備的造水裝置100過濾排水、海水 等原水，生成被凈化的濾過水，并且能夠利用在中央監視中心設置的管理裝置200進行該 造水裝置100的管理。造水裝置100設置有被稱作齒輪系的齒條，在各齒輪系中保持多個 膜過濾裝置50，對每個齒輪系進行處理特性的管理。從各傳感器輸出的數據，通過通信部36被向通信裝置38無線發送，通過該通信裝 置38被向中央監視中心的管理裝置200發送。但是，并不限定于來自各傳感器的數據向通 信裝置38無線發送的結構，也可以是各傳感器借助配線與通信裝置38連接，進行有線發送 的結構。在造水裝置100中，除了上述膜過濾裝置50和通信裝置38之外，還具備用于對該膜過濾裝置50執行維修的維修執行部70，或用于進行與該造水裝置100的狀態等相關的 各種顯示的顯示裝置80等。在維修執行部70中，例如具備對供應的原水的壓力進行調整 的壓力泵，對原水的流量進行調整的流量調整泵，投入藥品對膜過濾裝置50內進行清洗的 藥品清洗單元等。維修執行部70具備的上述各部，不僅能夠通過作業者的直接操作進行動 作，而且能夠基于從中央監視中心的管理裝置200通過通信裝置60接收的指示信號進行動 作。顯示裝置80能夠由例如液晶顯示器等構成。中央監視中心的管理裝置200例如由計算機構成，具備通信部201、數據比較部 202、指示信號輸出部203和比較數據存儲部204等。通信部201與造水裝置100的通信裝 置38之間進行通信。該通信可以是有線，也可以是無線。該通信部201構成通過通信裝置 38取得來自膜過濾裝置50具備的各傳感器的數據的單元。比較數據存儲部204是預先存儲用于與取得的來自各傳感器的數據進行比較的 比較數據的比較數據存儲單元。該比較數據由沿著膜過濾裝置50的膜元件10的軸線方向 的位置和從各傳感器分別得到的基準值的相關關系的數據構成。例如，對于在沿著膜過濾 裝置50的軸線方向設置在不同的位置的多個膜元件10，將這些各位置與在該膜過濾裝置 50正常動作的狀態(不需要進行維修的狀態)下從在各膜元件10安裝的各膜元件10具 備的各傳感器得到的數據相對應，由此能夠得到上述比較數據。另外，膜元件10的位置信 息如上所述能夠預先存儲在RFID標簽37中，能夠從該RFID標簽37向通信裝置38無線發 送。數據比較部202是將從膜過濾裝置50具備的各傳感器取得的數據與存儲于比較 數據存儲部204的比較數據進行比較的數據比較單元。此外，指示信號輸出部203是基于 數據比較部203的比較結果輸出與膜過濾裝置50的運轉相關的指示信號的指示信號輸出 單元。但也可以是作業者進行基于上述數據比較部202的判斷的結構。在該情況下，也可 以是基于作業者的比較輸出上述指示信號的結構。以下對基于這些數據比較部202和指示 信號輸出部203的處理進行更具體的說明。作為比較數據，例如能夠使用在膜過濾裝置50正常動作的狀態下，以從流量傳感 器32、電導率傳感器33和壓力傳感器39分別得到的數據為基準值的比較數據。在該情況 下，通過將由流量傳感器32檢測出的濾過水的流量、由電導率傳感器33檢測出的濾過水的 電導率和由壓力傳感器39檢測出的原水的壓力與比較數據進行比較，能夠基于該比較結 果進行適當的維修。另外，在膜過濾裝置50正常動作的狀態下，由流量傳感器32測定的濾過水的流 量，與膜過濾裝置50內的軸線方向的位置成反比例，隨著從膜過濾裝置50的上游側朝向下 游側而減少。此外，由電導率傳感器33測定的濾過水的電導率，不論膜過濾裝置50內的軸 線方向的位置如何大致一定。此外，由壓力傳感器39測定的原水的壓力與膜過濾裝置50 內的軸線方向的位置成比例，隨著從膜過濾裝置50內的上游側朝向下游側而減少。基于數據比較部202的處理，是通過判斷從各傳感器取得的數據相對于比較數據 是否在規定的范圍內進行的。例如，由在膜過濾裝置50內設置在軸線方向的互不相同的位 置的各流量傳感器32測定的濾過水的流量，是以與上述各位置對應的流量的比較數據為 中心，分別比較是否在規定的流量范圍內。由在膜過濾裝置50內設置在軸線方向的互不相 同的位置的各電導率傳感器33測定的濾過水的電導率，是以與上述各位置對應的電導率的比較數據為中心，分別比較是否在規定的電導率范圍內。由在膜過濾裝置50內設置在軸 線方向的互不相同的位置的各壓力傳感器39測定的濾過水的原水的壓力，是以與上述各 位置對應的壓力的比較數據為中心，分別比較是否在規定的壓力范圍內。并且，從各傳感器 得到的值如果在上述各范圍內則判斷為沒有變化，而如果比上述各范圍小則判斷為減少， 如果比上述各范圍大則判斷為增加。例如，當由與在軸方向上排列設置的多個膜元件10之中在濾過水的流通方向的 上游側端部配置的膜元件10 (以下稱為“上游側膜元件10”)對應的流量傳感器32檢測出 的濾過水的流量減少的情況下，產生生物附著物的可能性高。此外，當由與上述膜元件10對應的壓力傳感器39檢測出的原水的壓力增加的情 況下，產生生物附著物的可能性也高。特別是當與上述膜元件10對應的流量傳感器32、壓力傳感器39和電導率傳感器 33之中至少兩個傳感器中，在由流量傳感器32檢測出的濾過水的流量減少，或由壓力傳感 器39檢測出的原水的壓力增加，或由電導率傳感器33檢測出的濾過水的電導率沒有變化 的情況下，產生生物附著物的可能性特高。生物附著物是在膜過濾裝置50內微生物繁殖的現象，由于微生物的繁殖而在膜 過濾裝置50的入口附近產生粘液，因此在各傳感器的測定值中產生上述那樣的傾向。當如 上所述產生生物附著物的可能性高的情況下，例如要對膜過濾裝置50內進行堿清洗的內 容的指示信號，從管理裝置200的通信部201向造水裝置100的通信裝置38發送。在造水 裝置100中，基于所接收的指示信號，從維修執行部70具備的藥品清洗單元投入堿性清洗 劑，由此對膜過濾裝置50內進行清洗。但是，并不限定于上述結構，也可以是如下結構，S卩、基于接收的指示信號，例如在 顯示裝置80顯示要對膜過濾裝置50內進行堿清洗的內容，作業者基于該顯示進行作業。此 外，也可以是如下結構，即、基于接收的指示信號，在顯示裝置80顯示要變更前處理或日常 管理的方法。當由與在軸方向上排列設置的多個膜元件10之中在濾過水的流通方向的下游側 端部配置的膜元件10 (以下稱為“下游側膜元件10”)對應的流量傳感器32檢測出的濾過 水的流量增加的情況下，產生生物附著物或產生整體的膜劣化的可能性高。在該情況下，進 行膜劣化物質是否流入的檢驗，如果檢驗結果是膜劣化物質沒有流入，則要對膜過濾裝置 50內進行堿清洗的內容的指示信號，從管理裝置200的通信部201向造水裝置100的通信 裝置38發送。在造水裝置100中，基于所接收的指示信號，從維修執行部70所具備的藥品 清洗單元投入堿性清洗劑，由此對膜過濾裝置50內進行清洗。但是，并不限定于上述結構，也可以是如下結構，S卩、基于接收的指示信號，例如在 顯示裝置80顯示要對膜過濾裝置50內進行堿清洗的內容，作業者基于該顯示進行作業。此 外，也可以是如下結構，即、基于接收的指示信號，在顯示裝置80顯示要變更前處理或日常 管理的方法。當由與各膜元件10對應的電導率傳感器33檢測出的濾過水的電導率、或由與各 膜元件10對應的流量傳感器32檢測出的濾過水的流量，在從軸方向的哪一個位置急劇增 加的情況下，發生全體的膜劣化、或比該位置更靠向上游側的膜元件10或中間連接器42發 生異常的可能性高。在這種情況下，進行膜劣化物質是否進入的檢驗，如果檢驗結果是膜劣化物質沒有流入，則要對比上述更靠向上游側的膜元件10進行更換或要確認比上述位置 更靠向上游側的中間連接器42的內容的指示信號，從管理裝置200的通信部201向造水裝 置100的通信裝置38發送。在造水裝置100中，基于所接收的指示信號，將要進行膜元件 10的更換或中間連接器42的確認等的內容與位置信息一起在顯示裝置80中顯示，作業者 基于該顯示進行作業。但是，并不限定于上述結構，也可以基于所收到的指示信號，利用維修執行部70 自動進行膜元件10的更換或中間連接器42的確認等。還可以為如下結構，指示交換用的 膜元件10向造水裝置100發送的指示信號，從中央監視中心向部件中心發送。當由與上游側膜元件10對應的流量傳感器32檢測出的濾過水的流量增加的情況 下，發生全體的膜劣化或產生水垢的可能性高。水垢是原液隨著接近膜過濾裝置50而濃 縮，在原液所含的鹽類超過溶解度的情況下析出的物質，易于在接近膜過濾裝置50的出口 附近產生，所以在各傳感器的測定值中產生上述那樣的傾向。在上述情況下，進行膜劣化物 質是否流入的檢驗，如果檢驗結果是膜劣化物質沒有流入，則要對膜過濾裝置50內進行酸 清洗的內容的指示信號，從管理裝置200的通信部201向造水裝置100的通信裝置38發送。 在造水裝置100中，基于所接收的指示信號，從維修執行部70所具備的藥品清洗單元投入 酸性清洗劑，由此對膜過濾裝置50內進行清洗。但是，并不限定于上述結構，也可以是如下結構，S卩、基于接收的指示信號，例如在 顯示裝置80顯示要對膜過濾裝置50內進行酸清洗的內容，作業者基于該顯示進行作業。此 外，也可以是如下結構，即、基于接收的指示信號，在顯示裝置80顯示要變更前處理或日常 管理的方法，或者是通過使回收率(濾過水流量/原水流量)的設定值自動降低而使該回 收率最佳化。當由與下游側膜元件10對應的流量傳感器32檢測出的濾過水的流量減少的情況 下，產生水垢的可能性高。在上述情況下，例如要對膜過濾裝置50內進行酸清洗的內容的 指示信號，從管理裝置200的通信部201向造水裝置100的通信裝置38發送。在造水裝置 100中，基于所接收的指示信號，從維修執行部70所具備的藥品清洗單元投入酸性清洗劑， 由此對膜過濾裝置50內進行清洗。但是，并不限定于上述結構，也可以是如下結構，S卩、基于接收的指示信號，例如在 顯示裝置80顯示要對膜過濾裝置50內進行酸清洗的內容，作業者基于該顯示進行作業。此 外，也可以是如下結構，即、基于接收的指示信號，在顯示裝置80顯示要變更前處理或日常 管理的方法，或者是通過使回收率(濾過水流量/原水流量)的設定值自動降低而使該回 收率最佳化。另外，上游側膜元件10可以是在軸線方向上排列設置的多個膜元件10之中配置 在濾過水的流通方向的上游側的最端部的膜元件10，也可以是從上游側的最端部到下游側 位于規定數量的范圍內的膜元件10。同樣地，下游側膜元件10可以是在軸線方向上排列設 置的多個膜元件10之中配置在濾過水的流通方向的下游側的最端部的膜元件10，也可以 是從下游側的最端部到上游側位于規定數量的范圍內的膜元件10。在本實施方式中，由于傳感器分別安裝于在軸線方向上排列設置的多個膜元件 10，所以能夠得到將從這些傳感器取得的數據與傳感器安裝到的膜元件10的膜過濾裝置 50內的軸線方向的各位置對應的數據。通過將這樣得到的數據與比較數據進行比較，能夠更明確地特定在膜過濾裝置50內產生的變化的原因，根據該原因進行適當的維修，因此能 夠更高精度地管理膜過濾裝置50。 此外，在本實施方式中，由于能夠更明確地特定在膜過濾裝置50內產生的變化的 原因，輸出與該原因對應的指示信號，所以能夠進行更適當的維修，能夠更高精度地管理膜 過濾裝置50。
權利要求
一種螺旋型膜元件，是將分離膜、供應側流路構件和濾過側流路構件以層疊的狀態在中心管的周圍卷繞成螺旋狀而成的，將利用所述分離膜從原液過濾后的濾過液，通過所述濾過側流路構件導入所述中心管，所述原液是通過由所述供應側流路構件形成的原液流路供應的，其特征在于，所述螺旋型膜元件具備檢測液體的性狀的傳感器；使用所述液體進行發電的發電部；無線發送部，其被供應來自所述發電部的電力，對來自所述傳感器的檢測信號進行無線發送。
2.根據權利要求1所述的螺旋型膜元件，其特征在于，具備蓄積從所述發電部供應的 電力的蓄電部。
3.根據權利要求1所述的螺旋型膜元件，其特征在于，具備通過所述的液體的流體壓 力旋轉的旋轉體，所述發電部基于所述旋轉體的旋轉進行發電。
4.根據權利要求3所述的螺旋型膜元件，其特征在于，所述傳感器是基于所述旋轉體的轉速來檢測所述液體的流量的流量傳感器。
5.根據權利要求1所述的螺旋型膜元件，其特征在于，具備安裝于所述螺旋型膜元件 的無線標簽。
6.一種螺旋型膜過濾裝置，其特征在于，具備權利要求1至5中任意一項所述的螺旋型 膜元件。
7.—種膜過濾裝置管理系統，是用于對在權利要求6所述的螺旋型膜過濾裝置中在 軸線方向上排列設置多個的所述螺旋型膜元件進行管理的膜過濾裝置管理系統，其特征在 于，所述膜過濾裝置管理系統具備從所述傳感器取得數據的數據取得單元；比較數據存儲單元，其預先存儲有表示所述螺旋型膜元件的沿著軸線方向的位置和從 所述傳感器取得的基準值的相關關系的比較數據；數據比較單元，其將通過所述數據取得單元取得的數據與所述比較數據進行比較。
8.根據權利要求7所述的膜過濾裝置管理系統，其特征在于，具備指示信號輸出單元，所述指示信號輸出單元基于通過所述數據比較單元得到的比 較結果，輸出與所述螺旋型膜過濾裝置的運轉相關的指示信號。
9.一種膜過濾裝置管理方法，是用于對在權利要求6所述的螺旋型膜過濾裝置中在 軸線方向上排列設置多個的所述螺旋型膜元件進行管理的膜過濾裝置管理方法，其特征在 于，所述膜過濾裝置管理方法具備從所述傳感器取得數據的數據取得步驟；數據比較步驟，將由所述數據取得步驟取得的數據，與表示所述螺旋型膜元件的沿著 軸線方向的位置和從所述傳感器取得的基準值的相關關系的比較數據進行比較。
10.根據權利要求9所述的膜過濾裝置管理方法，其特征在于，具備指示信號輸出步驟，所述指示信號輸出步驟基于通過所述數據比較步驟得到的比較結果，輸出與所述螺旋型膜過濾裝置的運轉相關的指示信號。
全文摘要
本發明提供一種螺旋型膜元件和具備它的螺旋型膜過濾裝置、以及使用它的膜過濾裝置管理系統和膜過濾裝置管理方法，其能夠不進行繁雜的作業而確保更多的電力。該螺旋型膜元件具備檢測液體的性狀的傳感器(流量傳感器32等)；使用上述液體進行發電的發電部(線圈25等)；無線發送部(通信部36)，其被供應來自上述發電部的電力，對從上述傳感器發出的檢測信號進行無線發送。由此，通過使用由傳感器檢測的液體(原水、濾過水或濃縮水)在發電部進行發電，能夠不進行繁雜的作業而確保更多的電力。來自發電部的電力至少向無線發送部供應，從該通信部無線發送傳感器的檢測信號。
文檔編號G06K17/00GK101896253SQ20088012032
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月16日 優先權日2007年12月17日
發明者丸山幸治, 吉川浩志, 大谷彰, 小西貴久, 平野敬祐, 池山紀男, 高野理樹 申請人:日東電工株式會社