(57)【要約】【課題】ろ過装置のどの膜ろ過モジュールでリークが発生したかを、遅滞なく決定・検出できるろ過膜破損検出システム及び膜式ろ過装置を提供する。【解決手段】原水を送水するポンプ２と、ポンプ２にバルブ７を介して接続される複数の膜式ろ過モジュール３と、膜式ろ過モジュール３の後段に接続され、光透過特性を有しろ過水中の含有物質を補足するろ過フィルタと、ろ過フィルタに光を投光する発光素子と、透過光を検出する受光素子で構成したろ過膜破損検出用センサ４と、ろ過膜破損検出用センサ４に接続される通信モジュール６と、通信モジュール６と送受信する通信装置８を具備し、受光素子の検出信号の処理とろ過膜破損検出用センサ４の測定条件を設定する計算機９とを備え、計算機９は、受光素子の検出信号からろ過膜が損傷した膜式ろ過モジュールを特定する。【選択図】図１
2008049250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を膜式モジュールに送水するポンプと、前記膜式モジュールの後段に接続されたろ過膜破損検出用センサと、該ろ過膜破損検出用センサに接続された通信モジュールを備え、前記ろ過膜破損検出用センサが、光透過特性を有しろ過水中の含有物質を補足するろ過フィルタと、該ろ過フィルタに光を投光する発光素子と、透過光を検出する受光素子と、発光素子と受光素子の計測時に電源を供給するよう制御される電源部で構成した膜式ろ過装置。
【請求項２】
原水を送水するポンプと、該ポンプにバルブを介して接続される複数の膜式ろ過モジュールと、該膜式ろ過モジュールの後段に接続され、光透過特性を有しろ過水中の含有物質を補足するろ過フィルタと、該ろ過フィルタに光を投光する発光素子と、透過光を検出する受光素子で構成したろ過膜破損検出用センサと、該ろ過膜破損検出用センサに接続される通信モジュールと、該通信モジュールと送受信する通信装置を具備し、受光素子の検出信号の処理と前記ろ過膜破損検出用センサの測定条件を設定する計算機とを備え、該計算機は、前記受光素子の検出信号からろ過膜が損傷した膜式ろ過モジュールを特定するろ過膜破損検出システム。
【請求項３】
前記計算機は、前記受光素子の検出信号の時間変化または信号の大きさが予め設定した値にあるか否かを比較することにより膜式ろ過モジュールにろ過機能の損傷があると判定する請求項２に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項４】
前記計算機は、前記各膜式ろ過モジュールでの光素子の検出信号の時間変化または信号の大きさを比較し、他の膜式ろ過モジュールの計測値と異なると判定された膜式ろ過モジュールに原水のリーク発生の可能性があると判定し、閾値を超える場合は、該当する膜式ろ過モジュールにろ過機能の損傷があると判定する請求項に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項５】
前記ろ過膜破損検出用センサは、複数の膜式ろ過モジュール毎、又はグループ毎のろ過水が流入するろ過水配管内、又は配管に設けた導水機構に設置された請求項２に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項６】
前記ろ過膜破損検出用センサは、前記ろ過フィルタが発光素子と受光素子の光路に対して設定された傾きとなるように設置されている請求項３に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項７】
前記ろ過膜破損検出用センサは、波長の異なる発光を行う発光素子と、該発光素子が発光した異なる波長の光を受光する受光素子を具備している請求項３に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項８】
前記ろ過膜破損検出用センサは、発光の強度を制御する、又は受光素子の検出増幅度を制御して透過光を計測する請求項３に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項９】
前記ろ過膜破損検出用センサは、含有物質透過径の異なる複数のフィルタを可変にできるものであって、受光素子の検出信号と、各フィルタの透過光強度を予め求めた強度パターンと比較して原水のリークを検出する請求項３に記載のろ過膜破損検出システム。
【請求項１０】
前記ろ過膜破損検出用センサは、検出信号の時間変化又は信号の大きさを求める処理を行うマイクロプロセッサを具備する請求項３から９のいずれかに記載のろ過膜破損検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川などから取水した水を膜によりろ過してろ過水を得る膜式ろ過装置のろ過膜破損検出システム及び膜式ろ過装置に関する。（特に膜式ろ過装置のろ過膜の損傷により原水がろ過水側にリークしたことを迅速に検出することにより確実にろ過膜の破損を検知する安価なろ過膜破損検出システムに関するものである。）
【背景技術】
【０００２】
ろ過膜により原水をろ過して不純物含有率の低いろ過水を得る膜式ろ過装置がある。比較的簡単な構成の設備で清澄な水を得る方法として、この膜式ろ過装置は、複数のろ過膜を１つのモジュールとして構成し、このモジュールを複数使って所定のろ過水量を得るシステム構成となっている。
【０００３】
このような膜式ろ過装置では、膜の破損や損傷により、原水がろ過水側にリークし、本来は除去される不純物質がろ過水中に混入する場合がある。膜の破損・損傷には、例えば膜の切断，部分的な裂傷，孔食等があり、また、膜の支持機構等の接続部分での漏洩等もある。また、不純物質は、固形物，細菌，バクテリアやそれらの死骸等、原水中に懸濁ないし浮遊する微細な粒子である。膜からのリークにより、透過水中にこれらの不純物質が混入すると、ろ過水質が低下するため、膜の破損を早期に発見して膜を交換する、或いは補修することが必要になる。
【０００４】
ろ過膜のリークなく完全なろ過機能を保持しているか否かの試験方法に関しては、〔非特許文献１〕の第７章に述べられている。試験方法には、大別して、ろ過水側にリークする不純物質を検出する第１の方法，ろ過水の濁度を監視する第２の方法，原水側またはろ過側に圧力を印加して保持圧力の時間変化，加圧気体の噴出を検出する第３の方法がある。
【０００５】
また、〔特許文献１〕には、上記の方法と異なる第４の方法として、膜式ろ過装置から流出した透過水の一部ないし全量を、更に膜でろ過して膜を透過する２次透過水と膜を透過することなく流出する濃縮水とに分離し、分離した濃縮水を試料として試料の単位体積当たりの混入微粒子数を微粒子計により計数し、計数した微粒子数に基づいて膜式ろ過装置の膜が破損したことを判定する膜破損検出方法が記載されている。この方法では、微粒子計は第１の方法と同様、光学的な手段を用い、具体的なリークの判定は、計数した微粒子数の時間的変化が予定する時間的変動より急激である時、計数した微粒子数が設定値を越えた時のいずれかを膜式ろ過装置の膜が破損したとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２５２４４０号公報
【非特許文献１】「浄水膜」、技報堂出版、膜分離技術振興会・膜浄水委員会監修、浄水膜編集委員会編集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の技術のうち、第１の方法は光学的に粒子の存在を検出するものであり、光源，受光センサ，光学系の軸合わせ、調整が難しいという問題がある。さらに、構成部品が高価であり、装置の価格が相対的に高くなり、測定器の数を多くできない。このため、多数のろ過膜モジュールに個別にセンサを設置することは難しく、リークが発生したモジュールの同定には、検出位置を変えて探索する、ろ過水の採取位置を切り替えて計測する必要があり、破損ろ過膜モジュールを決定し、補修するまでに多大の時間が必要である。第２の方法も光学的に粒子の散乱・透過を観測するものであり、第１の方法と同様の問題がある。第３の方法では、ろ過流路に圧力を印加する必要があり、検査の間は、ろ過が不可能となり、ろ過システムの効率が低下する問題がある。第４の方法は、新たに追加したフィルタでリークによる微少物質を濃縮し、リーク検出の迅速性を図るものであるが、第１の方法と同じように光学的に物質の存在を検出する場合、装置が高価となる問題がある。また、濃縮用のフィルタの詰まりをその差圧で検出する方法もあるが、フィルタが詰まるまでの時間を必要とし、リーク検出の迅速性が損なわれる問題がある。
【０００８】
本発明の第１の目的は、膜式ろ過装置の膜が破損・損傷してろ過水に不純物質がリークし、ろ過水中の不純物物質が増大するのを、感度良く検出できる安価なろ過膜破損検出システム及び膜式ろ過装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、多数の検出器をろ過膜モジュール個別に設置し、通信によってリークが発生したモジュールを同定して該当モジュールの動作停止や交換など、迅速な安全措置を可能とするろ過膜破損検出システム及びろ過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のろ過膜破損検出システム及び膜式ろ過装置は、大別してろ過膜の破損によるリークを検出するセンサ部分と、検出信号を通信によって集中管理する部分を備えている。
【００１１】
ろ過膜の破損によるリークを検出するセンサ部分では、リークによりろ過水中に漏洩する不純物物質を、ろ過フィルタで補足する。ろ過フィルタは適切な透過粒径を持ち、光透過性を有するものを用いる。ろ過膜の破損によるリークがない状態では、不純物物質の補足は少なく、ろ過フィルタの通過光はあるレベルを保つ。原水がリークすると、不純物物質がろ過フィルタに補足され、この補足不純物により光は遮光されるため、通過光は減少する。この通過光減少の時間的変化を観測することにより、ろ過膜破損によるリークを検出し、破損を検出する。例えば、センサを各ろ過膜モジュールに設置することにより、検出結果から、破損したろ過膜モジュールを決定することができる。
【００１２】
透過光のデータは、通信装置で計算機に送信され一括管理される。一方、計算機側からセンサ側に対し、測定間隔・測定タイミングや、データ送信要求などの制御情報を送信する。
【００１３】
このように、光透過型のろ過フィルタにろ過膜の破損によるリーク不純物物質が補足され、この補足物質によって透過光が減少するため、リーク発生、ろ過膜破損を検出できる。各センサを通信ネットワークで連結することにより、各ろ過モジュールの破損の有無を検知でき、破損ろ過膜モジュールを同定することが可能となる。また、各センサのセンシング間隔，センシングタイミングは、予め設定したり、必要に応じて変更したりする柔軟なセンシング動作が可能となる。本発明により、リークが発生したろ過モジュールを遅滞なく検知できるほか、必要に応じて破損ろ過モジュールへの原水供給停止など、水質確保に向けた対策を可能とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リークが発生したろ過モジュールを遅滞なく検知できるほか、必要に応じて破損ろ過モジュールへの原水供給停止など、水質確保に向けた対策を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
各実施例では、ろ過膜の損傷により原水側からろ過水側にリークした不純物質をフィルタでトラップし、このフィルタの透過光がトラップされた不純物質で遮光されて検出する光の強度が弱くなるため、不純物質のリークを検出する。
【００１６】
このように、ろ過された水をセンサで監視し、リークを検出するため、ろ過水をセンサに導入する機構，導入したろ過水をフィルタリングする機構，フィルタの光透過割合を求めるためフィルタの両側に対向させた発光・受光器を設け、受光器の受光レベルを検出する。これらのセンサは、各ろ過モジュールに設置されており、各センサの受光レベルのデータは、通信装置で計算機に送信され一括管理される。各センサで検出した受光信号の時間的変化などからリークの発生したろ過モジュールを検知し、ろ過停止などの必要な対策をたてる。また、計算機側からセンサ側に対し、測定間隔・測定タイミングや、データ送信要求などの制御情報を送信する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１を図１から図５を用いて説明する。図１は、本実施例のろ過膜破損検出システムの主要な構成を示す構成図である。ろ過膜破損検出システムは、主として、ろ過膜破損検出用センサ４，通信モジュール６，通信装置８，計算機９で構成される。
【００１８】
図１に示すように、原水タンク１には、原水を膜式ろ過モジュール３に送水するための送水ポンプ２が配管により接続されている。膜式ろ過モジュール３は、ろ過モジュール３−１，３−２，…３−Ｎの多数のろ過モジュールで構成されており、送水ポンプ２とは、分岐された配管によりそれぞれバルブ７−１，７−２，…７−Ｎを介して接続されている。ろ過モジュール３−１，３−２，…３−Ｎのそれぞれの後段、すなわちろ過水側には、配管５−１，５−２，…５−Ｎを介して、ろ過膜破損検出用センサ４−１，４−２，…４−Ｎが接続されている。各ろ過膜破損検出用センサ４−１，４−２，…４−Ｎには、通信モジュール６−１，６−２，…６−Ｎが設けられており、各ろ過膜破損検出用センサ４−１，４−２，…４−Ｎで検出された検出データを、例えば電波により通信装置８に送信するようになっている。ろ過膜破損検出用センサ４−１，４−２，…４−Ｎの後段は、集合されて１つの配管に接続され、ろ過水が供給水として供給されるようになっている。
【００１９】
通信装置８には、計算機９が接続されており、通信モジュール６−１，６−２，…６−Ｎから送信される検出データを受信して計算機９に検出データを送信する。計算機９には、ろ過プラントの状態を示すプラントデータも入力される。一方、計算機９からは、通信装置８，通信モジュール６を介してろ過膜破損検出用センサ４に計測パラメータなどを送信する。膜式ろ過モジュール３のろ過膜の破断・破損をろ過膜破損検出センサ４で検出した場合、破損の程度に応じて計算機９からの制御信号、又は直接にバルブ７を操作することにより送水が制御される。
【００２０】
図２は、ろ過膜破損検出用センサ４の構成図である。図２に示すように、配管５は、各ろ過モジュール３−１，３−２，…３−Ｎの出口側の配管であり、膜式ろ過モジュール３でろ過されたろ過水が流出する。図２では、ろ過水は左側から右側に流れる。
【００２１】
配管５内には、筒状の導水路４１が設けられ、第２の流路を形成している。導水路４１の中央部には、光を透過し不純物質を捕捉するための捕捉用フィルタ４２が導水路４１の断面全面に設けられ、ろ過水中の不純物質が捕捉されるようになっている。導水路４１内の捕捉用フィルタ４２より上流側には発光素子４３が、捕捉用フィルタ４２より下流側には受光素子４４が対向するように設置され、発光素子４３からの発光は、光を透過する捕捉用フィルタ４２を透過して受光素子４４で検出される。このように、ろ過膜破損検出センサ４は、導水路４１，捕捉用フィルタ４２，発光素子４３，受光素子４４で構成される。
【００２２】
この例では、発光素子４３と受光素子４４を対向配置させる場合を示しているが、発光素子４３で発光された光が捕捉用フィルタ４２を通過して受光素子４４で受光されるように、鏡などを用いて光路を形成してもよい。又、捕捉用フィルタ４２は、圧力で変形しないように、硬質フィルタの使用や光透過を大きく妨げない補強剤で挟む処置を行ってもよい。
【００２３】
発光素子４３，受光素子４４は、配線により発光素子４３，受光素子４４に電源を供給する電源回路４５に接続され、電源回路４５は通信モジュール６に接続されている。
【００２４】
図３に示すように、電源回路４５は、電池などの電源４５１と、電源４５１に接続された電源の切り替器４５２で構成され、切り替器４５２は配線により発光素子４３、受光素子に接続されている。通信モジュール６は、マイクロプロセッサ６１と、マイクロプロセッサ６１に接続された通信回路６２で構成され、電源回路４５の電源４５１は、配線によりマイクロプロセッサ６１，通信回路６２に接続されて電源が供給されるようになっている。又、マイクロプロセッサ６１は、配線により切り替器４５２，受光素子４４と接続されている。
【００２５】
マイクロプロセッサ６１の制御により、切り替器４５２はオン−オフ制御され、測定時に発光素子４３，受光素子４４に電源が供給される。マイクロプロセッサ６１には、アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣという）が設けられ、受光素子４４からの検出電流信号をディジタル信号に変換して取り込み、演算処理を行った結果を、通信回路６２により外部の通信装置８との通信を行う。マイクロプロセッサ６１のデータ採取間隔，電源制御情報などの制御情報は、通信回路６２から発信され通信装置８で受信される。これらの動作の詳細は後で詳しく説明する。
【００２６】
ろ過膜破損検出用センサ４のうち、ろ過水の配管５内部に設置した発光素子４３に電源を供給して一定の光量で発光させると、ろ過膜の破損がなく、ろ過が正常に行われている正常時には、原水のリークがなくろ過水の中に不純物質は混入しないため、捕捉用フィルタ４２の材質に応じて減衰はするが、減衰量の少ない光量が受光素子４４で検出される。
【００２７】
一方、ろ過膜の破損があると、原水の一部がろ過されずに直接ろ過水側にリークして、原水中の不純物質５１の量が増大し、不純物質５１の一部は捕捉用フィルタ４２に堆積し、発光素子４３の光を遮光することになる。この遮光により、捕捉用フィルタ４２を透過する光量は減少し、受光素子４４で検出される光量の減少量からリークの発生が検出でき、ろ過膜の破損を検出できる。
【００２８】
次に、ろ過膜破損検出用センサ４の透過光の減衰の大きさから検出したろ過膜の破損を検出データを使用して行う、ろ過プラント全体の監視ネットワークについて説明する。
【００２９】
この監視ネットワークでは、プラント全体の監視のため、ろ過膜破損検出用センサ４のデータを収集すると共に、各ろ過膜破損検出用センサ４の計測タイミングなどの制御を行う。図４は、計算機９の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
処理が開始されると、ステップ９０１で処理パラメータを設定する。この処理パラメータの設定では、監視するろ過モジュール数や、そのモジュールとパラメータ，データの対応付けなど監視に必要なパラメータについて計算機９の設定を行う。このパラメータには、後述するリークが発生したことを判断するための判断パラメータが含まれる。
【００３１】
ステップ９０２では、各ろ過モジュールのろ過膜破損検出用センサ４に対し、その測定条件を設定する。このステップでは、センシングの間隔，センシング時間，１回のセンシングに対するデータ採取回数，データの通信条件など、監視に必要なろ過膜破損検出用センサ４のセンシングパラメータを通信装置８からろ過膜破損検出用センサ４に送る。このステップ９０１，９０２により計算機９の監視に必要なパラメータ設定が終了する。
【００３２】
ステップ９０３では、ろ過プラントの運転状態を示すプラント信号が入力され、以下、監視のためのループ処理が行われる。プラント信号は、圧力，流量などの動作状況である。
【００３３】
ステップ９０４では、ろ過膜破損検出用センサ４からの信号を受信しているかを判定する。Ｎ個のろ過膜破損検出用センサ４のいずれかのろ過膜破損検出用センサ４から信号を受信すれば、ステップ９０５以降の処理に進むが、受信されなければ、順次ステップ903に戻り、ろ過膜破損検出用センサ４のプラント信号を順次入力し、プラント動作条件を更新する。
【００３４】
ステップ９０４で、ろ過膜破損検出用センサ４からの信号受信があると、ステップ905で、計測時刻，計測値の受信データを該当するろ過膜破損検出用センサ４のセンサ番号と紐付けして記憶領域に記憶する。計測値は、上述したように受光素子４４で検出される捕捉用フィルタ４２を透過する光量であり、ステップ９０６で、計測時刻，計測値からその時間的な変化を計算し、ステップ９０７で、計測値である光量の時間変化率が、あらかじめ設定した範囲内にあるかを判定する。光量の時間変化率が、設定範囲内であれば、光量変化が少ない、あるいは外乱によって変化したと判定し、ステップ９０３に戻る。
【００３５】
光量の時間的変化率が設定値範囲を超える場合は、原水のリーク発生の可能性があり、ステップ９０８で、光量変化の継続する時間が設定範囲であるかを判定する。光量変化の継続する時間が設定範囲を超える場合は、該当するろ過モジュールにリークが発生したと判定し、ステップ９０９で、該当するろ過モジュールでリークが発生したことを警報などで表示する。光量変化の継続する時間が設定範囲内であれば、該当するろ過モジュールにリークが発生している可能性があるものの、未だ確定ではない状況と判断できる。このため、ステップ９１１で、必要に応じて計測間隔をより短くするなど、当該モジュールのセンサパラメータを変更するかを判定し、ステップ９１２で、判定結果に応じてパラメータを送信する。
【００３６】
ここで、光量の時間的変化率が設定値範囲を超える場合の原水のリークの可能性について説明したが、各ろ過モジュールの計測値間の時間的変化，数値レベルを比較し、時間的変化が異なるろ過モジュールの有無，数値レベルの異なるろ過モジュールの有無を判断し、他のろ過モジュールの計測値と異なると判定されたろ過モジュールに原水のリーク発生の可能性があると判定し、閾値を超える場合は、該当するろ過モジュールにリークが発生したと判定するようにしてもよい。
【００３７】
このように、ステップ９０３から９１２の一連の動作によって、各モジュールの監視を実行し、リークが発生したと判断された場合、破損したろ過モジュールを決定する。破損したろ過モジュールが決定されると、計算機９から通信装置８を介して送信される制御信号により該当するろ過モジュールのバルブ７を閉じ、ろ過動作の停止を行うことも可能である。
【００３８】
設定された監視時間を経過した場合や、操作員が監視終了の指令を行った場合などは、プログラムは終了される。
【００３９】
なお、ステップ９０１から９１２で示すプログラム動作の他に、各センサやセンサ全体のデータの表示，トレンド表示，プラントデータの表示なども行うことができる。また、計算機９をろ過プラント内の通信ネットワークや、インターネットに接続し、プラント情報，ろ過膜破損情報を操作員が共有することもできる。
【００４０】
図５は、各ろ過モジュールに設置したろ過膜破損検出用センサ４のマイクロプロセッサ６１の動作を示すフローチャートである。
【００４１】
動作が開始されると、ステップ９２１で、マイクロプロセッサ６１自体のパラメータ設定、例えば、使用メモリ領域，動作のための設定情報エリアなどの設定を行い、ステップ９２２で、通信装置８から通信回路６２を介して送信される計算機９からのセンシング設定パラメータの受信信号の有無を判定する。センシング設定パラメータの受信がされると、ステップ９２３で、センシング設定パラメータの受信，設定が行われる。ステップ924では、タイマーで計測時刻になったか否かの判定が行われ、計測時刻になったと判断されると、ステップ９２５で、切り替器４５２がオフからオンに制御され、発光素子４３，受光素子４４に電源が供給される。電源が供給されると、発光素子４３から発光された光が捕捉用フィルタ４２を透過して受光素子４４で検出される。ステップ９２６の捕捉用フィルタ４２の透過光の計測では、受光素子の検出光量を求める。検出されたアナログの光量値は、ＡＤＣでディジタル信号に変換される。計算機９は、計測データが採取されると、ステップ９２７で、該当する切り替器４５２をオンからオフに制御して発光素子４３，受光素子４４の電源供給を停止する。
【００４２】
ステップ９２８では、計測データを計測した計測時刻と計測データを通信回路６２から通信装置８に送信し、ステップ９２９で計算機９の計測終了判定により計測終了と判定されると計測を終了する。
【００４３】
図４に示すステップ９１２で述べたように、該当するセンサのパラメータを変更する場合は、割り込み動作として図５に示すステップ９３０でマイクロプロセッサ６１のパラメータ変更を実行する。
【００４４】
本実施例によれば、光透過型のフィルタでトラップされた不純物質により透過光の光量減少を検知して、ろ過膜の破断・損傷が生じ原水がろ過水側にリークしたことを迅速に検知できる。また、各センサのデータを一括管理して膜ろ過プラントを監視でき、これより、不純物質のリークを検知することにより、どのろ過膜モジュールの膜に損傷が発生したかを検知することができ、ろ過水の水質確保の観点，迅速なろ過膜モジュールの補修の観点から実用的な測定装置を提供できる。
【実施例２】
【００４５】
本発明の実施例２を図６により説明する。図６に示すように、本実施例では、実施例１に示すろ過膜破損検出用センサ４と通信モジュール６をろ過水側の配管５の外部に設置している。
【００４６】
本実施例では、図６に示すように、ろ過水側の配管５に導水配管５２を接続し、導水配管５２にろ過膜破損検出用センサ４を接続し、ろ過膜破損検出用センサ４に排水管５３を接続しており、導水配管５からろ過水をろ過膜破損検出用センサ４に導き、不純物質のリークが生じているか否かの計測が行われる。
【００４７】
ろ過膜破損検出用センサ４は、実施例１で説明したのと同様の構造であり、不純物質のリークのセンシングも同様に計測される。
【００４８】
排水管５３は、ろ過水側の配管５の導水配管５２の接続部より静圧の低い部分に接続されるか、捕捉用フィルタ４２を通過した水を外部に放出するようになっており、ろ過膜破損検出用センサ４の捕捉用フィルタ４２を通過した水は、排水管５３から配管５に戻されるか、排出水量が小さければ、外部に放出することも可能なようになっている。
【００４９】
本実施例では、配管の外部にセンサを設置しているので、メインテナンスが容易であるメリットがある。
【実施例３】
【００５０】
本発明の実施例３を図７により説明する。本実施例では、図７に示すように、捕捉用フィルタ４２が、発光素子４３と受光素子４４を結ぶ軸線に対して斜め方向に設置されている。すなわち、捕捉用フィルタ４２を透過する光の方向と捕捉用フィルタ４２の面が９０度より小さい角度で交わるように、発光素子４３と受光素子４４，捕捉用フィルタ４２を配置している。
【００５１】
捕捉用フィルタ４２でトラップされる不純物質は、捕捉用フィルタ４２の表面や内部に付着するが、光の方向と捕捉用フィルタ４２の面が９０度より小さい角度であるので、付着した不純物質に対し斜めから光が照射されることになる。このため、光の透過長さを考えると、トラップされた不純物質の見かけの厚さが大きくなり、不純物質の厚みが増すとその減光量も増加し、この結果、トラップ不純物物質の総量に対して検出感度が増加する効果がある。
【実施例４】
【００５２】
本発明の実施例４を図８により説明する。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、切り替器４５２Ｍには発光素子４３，受光素子４４の波長を変化させるための信号線がそれぞれ設けられ、発光素子４３Ｍには２つの異なる波長帯を有する発光素子が設けられ、受光素子４４は２つの波長帯に検出感度を有するように構成されている。又、切り替器４５２Ｍは、発光素子に対応して電源を切り替えるようになっている。ここで、受光素子４４は、２つの波長帯に検出感度を有する１個の受光素子で構成したが、各々異なる波長帯に検出感度を有する２個の受光素子で構成してもよい。
【００５３】
計算機９から自動、又は操作員の指令入力によるパラメータ設定で波長帯を切り替えるようになっている。計算機９から送信された制御信号を通信モジュール６で受信すると、
マイクロプロセッサ６１の制御信号により、電源の切り替器４５２Ｍの波長帯を切り替えるとともに、電源をオンに切り替える。このように、本実施例では、計算機９から自動、または、操作員の指令によるパラメータ設定で波長の異なる発光素子を切り替えることができるようになっている。
【００５４】
本実施例では、不純物質の遮光特性に波長依存性がある場合に有効である。また、波長依存性がない場合でも、複数の波長で透過光量を検出し、センシングの信頼性を増す効果がある。
【実施例５】
【００５５】
本発明の実施例５を図９により説明する。本実施例では、実施例１と同様に構成されており、発光素子４３，受光素子４４に電源を供給するが、本実施例では、切り替器４５２Ｖから発光素子４３と受光素子４４にそれぞれ制御信号線が設けられ、発光素子４３に供給する電源レベルを制御できるようになっている。
【００５６】
計算機９から自動、又は操作員の指令入力によるパラメータ設定で発光素子４３の発光光量レベルを制御する。
【００５７】
電源の切り替器４５２Ｖは、発光素子４３の電源レベルをコントールし、その発光光量を制御する。発光光量の制御には、時間的に一定の光量制御の他、ある周波数の正弦波や他の波形で変調でき、受光信号を復調することにより、周囲の電気雑音が多い場合でも受光光量の変化を正確に検出できる。本実施例の変形例として、受光信号の増幅度を制御することも考えられる。
【００５８】
本実施例によれば、何らかの原因、例えば発光素子や受光素子の表面が曇るなどの原因で、検出光量が低下した場合に有効である。
【実施例６】
【００５９】
本発明の実施例６を図１０，図１１により説明する。本実施例では、流路にトラップする不純物質の粒径を変えられる捕捉用フィルタを設けている。
【００６０】
フィルタ構造の一例を図１０に示す。図１０に示す例では、回転板４２Ｒにろ過粒径の異なる複数（図１０に示す例では８種類）の光透過型フィルタ４２Ｆを設け、半円状に形成された駆動機４６により回転板４２Ｒを一定角度回転させるようになっている。駆動機４６が設置されていない部分の光透過型フィルタ４２Ｆが設置される位置には、回転板
４２Ｒを挟んで両側に、発光素子４３と受光素子４４が設けられている。
【００６１】
図１０に示す例では、ろ過水は、光透過型フィルタ４２Ｆを通過して上から下に流れ、発光素子４３と受光素子４４の間に位置するろ過粒径のフィルタについて、発光素子４３からのフィルタ透過光を受光素子４４で検出する。
【００６２】
図１１は、本実施例における電源回路４５Ｒと通信モジュール６Ｒの構成図である。回転板４２Ｒの駆動機４６を駆動するため、駆動用電源４７が設けられ、電源４５１と配線により接続され、駆動用電源４７の制御のため、通信モジュール６Ｒから制御線が接続されている。駆動用電源４７は、計算機９により自動設定の、又は操作員の指令入力によるパラメータ設定で制御される。
【００６３】
光透過型フィルタ４２Ｆは、駆動機４６により一定角度回転させるようになっているが、現在どのろ過粒径の透過型フィルタを計測しているかの確認は、例えば、透過光がないように設定されたフィルタ位置を基準として、予め決められた既知のろ過粒径をろ過用のフィルタとして配列しておくことで判定できる。
【００６４】
本実施例では、あるろ過粒径のフィルタで、そのろ過粒径以上の不純物物質をトラップする。種々のろ過粒径のフィルタで予め原水の光透過特性を求めておき、データベースとして記憶しておく。センシング結果をこのデータベースの分布と比較することにより、原水のリーク検出をより高信頼性をもって検出できる。
【実施例７】
【００６５】
本発明の実施例７を図１２，図１３により説明する。本実施例は、実施例１の計算機９の処理内容の一部を通信モジュール６内のマイクロプロセッサ６１で処理して、通信の回数を減少させるものである。
【００６６】
本実施例では、実施例１の図４で示したステップ９０５からステップ９０８の処理が、
マイクロプロセッサ６１で行われるように構成している。
【００６７】
図１２に示すように、実施例１の計算機９のステップ９０５からステップ９０８の処理が、図１３に示すマイクロプロセッサ６１の処理におけるステップ９３１からステップ
９３４で実行される。図１３に示すように、ステップ９３１で、計測時刻，計測値の受信データを該当するろ過膜破損検出用センサ４のセンサ番号と紐付けして記憶領域に記憶し、ステップ９３２で、計測時刻，計測値からその時間的な変化を計算し、ステップ９３３で、計測値である光量の時間変化率が、あらかじめ設定した範囲内にあるかを判定する。光量の時間変化率が、設定範囲内であれば、光量変化が少ない、あるいは外乱によって変化したと判定し、光量の時間的変化率が設定値範囲を超える場合は、原水のリーク発生の可能性があり、ステップ９３４で、光量変化の継続する時間が設定範囲であるかを判定する。光量変化の継続する時間が設定範囲を超える場合は、該当するろ過モジュールにリークが発生したと判定する。
【００６８】
図１２において、ステップ９０５ａでは該当するセンサでのリーク発生信号と、処理データを受信してメモリに記憶する。本実施例では、ステップ９１１で、記憶したデータを再吟味してパラメータの変更が必要か判定している。本実施例では、処理をマイクロプロセッサ６１で実行し、通信の回数を減らすことができるため、図３で示した電源４５１が例えば電池などの場合、使用電力を削減して電池交換の間隔を長くできるメリットがある。
【実施例８】
【００６９】
本発明の実施例８を図１４，図１５により説明する。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、通信モジュール６の代わりに計算機１０を設け、ろ過膜破損検出用センサ４の信号を計算機１０内のマイクロプロセッサ１０１で処理し、その結果を表示器102に表示して膜の破損を知らせるようにしている。
【００７０】
マイクロプロセッサ１０１の処理内容は、図１３に示す処理内容と同様であるが、本実施例では、図１３のステップ９２３，ステップ９２８が不要であり、ステップ９３４の次のステップ９３５で該当するセンサでリークが発生したと判定されると表示器１０２に表示している。
【００７１】
本実施例では、データをプラントで一括管理する必要がなく、通信に関する処理は不要となり、計算機９や通信装置８を不要とできるため、より安価な検出システムとなる。又、表示器に表示することにより、操作員はろ過モジュールに破損が発生したことを知ることができ、バルブ７を閉めるなどの操作ができる。
【００７２】
以上説明したように、各実施例によれば、ろ過膜の破断・損傷による原水側からろ過水側にリークした不純物物質を、ろ過フィルタで補足し、その補足不純物によってろ過フィルタを通過する光の強度が低下することで検出できる。そのセンサ検出情報を通信によって管理用の計算機に伝送し、データの一括管理を行うことができる。
【００７３】
フィルタを透過させる光の光源にはＬＥＤ（Light Emitting Diode），受光素子としてはＰＤ(Photo Diode) が使用でき、いずれも安価な素子である。また、フィルタも安価であり、これらの素子を各ろ過モジュールに設置しても経済的なデメリットは小さい。各センサでリークを検出すれば、破損したモジュールが特定できるため、破損モジュールの同定が可能となる。
【００７４】
各ろ過モジュールに設置したセンサの情報は、各モジュールにある通信モジュールを使って管理・計測用の計算機に伝送され、各ろ過モジュールの健全性を監視する。また、ろ過モジュールの破損の兆候が検出されると、センサの計測間隔の短縮による破損兆候の詳細確認、その他の検出パラメータの変更などろ過プラントの特性に応じたセンシング環境を構築できるメリットがある。
【００７５】
又、原水側からリークした不純物物質を検知し、これによりセンサを設置したろ過モジュールのろ過膜の破断・損傷を遅滞なく検出でき、水質を大きく損ねることなく必要な対策を迅速に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の各実施例では、ろ過膜の損傷により原水側からろ過水側にリークした不純物質をフィルタでトラップし、このフィルタの透過光がトラップした不純物質で遮光されて検出光が減光する現象を用いる。つまり、ろ過された水をセンサで監視し、リークを検出する。これらのセンサは、各ろ過モジュールに設置しており、各センサの受光レベルデータは、通信装置で計算機に送信され一括管理される。各センサで検出した受光信号の時間的変化などからリークの発生したろ過モジュールを検知し、ろ過停止などの必要な対策をたてることができ、ろ過水の水質確保の観点から産業上有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１であるろ過膜破損検出システムの構成図である。
【図２】実施例１のろ過膜破損検出用センサの構成図である。
【図３】実施例１の電源回路と通信モジュールの構成図である。
【図４】実施例１の計算機の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例１のマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２のろ過膜破損検出用センサの構成図である。
【図７】本発明の実施例３のろ過膜破損検出用センサの構成図である。
【図８】本発明の実施例４のろ過膜破損検出用センサの構成図である。
【図９】本発明の実施例５の電源の切り替器の構成図である。
【図１０】本発明の実施例６のフィルタ構成を示す斜視図である。
【図１１】実施例６の電源の切り替器の構成図である。
【図１２】本発明の実施例７である計算機の動作を示すフローチャートである。
【図１３】実施例７のマイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施例８の電源回路と計算機の構成図である。
【図１５】実施例８の計算機の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…原水タンク、２…送水ポンプ、３…膜式ろ過モジュール、４…ろ過膜破損検出用センサ、５…配管、６，６Ｒ…通信モジュール、７…バルブ、８…通信装置、９，１０…計算機、４１…導水路、４２…捕捉用フィルタ、４２Ｒ…回転板、４３，４３Ｍ…発光素子、４４…受光素子、４５…電源回路、４６…駆動機、４７…駆動用電源、５１…不純物質、５２…導水配管、５３…排水管、６１，１０１…マイクロプロセッサ、６２…通信回路、１０２…表示器、４５１…電源、４５２，４５２Ｍ，４５２Ｖ…切り替器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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