JP2005525211A - メンブレンろ過モジュールの完全性をチェックする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

中空繊維ろ過モジュールの完全性をチェックし、かつ、完全にまたは部分的に破損した繊維からの漏れを検知するための方法であって、この方法は、
−ろ過モジュールのメンブレンの一方の側に配置されるエミッターによりノイズまたは音響信号を発すること；
−メンブレンの他の側で、破損した繊維が、液体の流れに晒されていてもいなくても、この破損した繊維から生じるノイズまたは音響信号を検知すること；
−この様にして得られたノイズ信号を増幅すること；及び
−結果として増幅された信号を閾値ノイズレベルと、同じ周波数レンジ内で比較すること、にあることに特徴を有する。

Description

本発明は、溶液の分離及び濃縮過程、特には水処理で用いられる精密ろ過（micro-filtration）または限外ろ過（ultra-filtration）モジュールの完全性をチェックする方法及び装置に関する。

その様なモジュールは、束になった複数の中空繊維を採用することが知られており、本発明が解決しようとする問題は、繊維の破損を検知することであり、これは、完全にまたは部分的に破損した繊維中を通って、メンブレンの汚染（凝集）した側から清浄（浸透）な側へ直接通過する液体により明らかにされる。

FR-A-2775440 及び WO99/44728 は、破損した繊維中を通過する液体の乱れにより発せられるノイズを検知する手段により、この問題に対する解決方法を提供する。前記先行技術によれば、この方法は、
−破損した繊維中を通過する液体により引き起こされるノイズを検知すること；
−この様にして得られたノイズ信号を増幅すること；及び
−この様にして得られた増幅信号を、同じ周波数レンジ内で、完全なモジュールに固有の閾値ノイズレベルと比較すること、
にあり、この比較により、モジュールが完全か否かを検知することが可能となる。

この先行技術はまた、この方法を実施するための装置をも開示しており、同装置は、
−各モジュールのボトムパージ（bottom purge）に取り付けられたハイドロホン；
−このハイドロホンにより届けられた信号を増幅する増幅器；及び
−取り出されて増幅されたノイズ信号を完全なモジュールに固有の閾値ノイズレベルと比較するための比較・分析装置（comparator-analyser）を有し、この比較分析により、起こり得るモジュール中の漏れの存在を検知することが可能となる。

この周知の技術は、一般的には満足のいくものである。しかしながら、産業的尺度からすれば、繊維の破損により生じるノイズの出力レベルが低すぎ、したがって、このノイズは、中空繊維のモジュールが採用された産業用装置から発せられる共生ノイズ（parasitic noise）が、水力、機械的またはその他の原因によるノイズか否かに関わらず、この共生ノイズと混合されたままで存在することが判明している。前記ノイズは、起こり得る漏れの存在を示さなければならないが、はっきりとは検知されない。

前記問題を解決するため、本発明は、中空繊維ろ過モジュールの完全性をチェックし、かつ、完全にまたは部分的に破損した繊維を通しての漏れを検知するための方法を提供し、この方法は、
−ろ過モジュールのメンブレンの一方の側に位置するエミッターにより、ノイズまたは音響信号を発すること；
−メンブレンの他の側で、破損した繊維が液体の流れに晒されていてもいなくても、この破損した繊維が生じるノイズまたは音響信号を検知すること；
−この様にして得られたノイズ信号を増幅すること；及び
−結果として増幅された信号を、同じ周波数の範囲内で、閾値ノイズレベルと比較すること、にあることに特徴を有する。

この比較により、モジュールが完全か否かを検知することができることが判る。

本発明によれば、前記ノイズまたは音響信号は、共生ノイズとは異なる周波数帯域内か、またはより高い音響圧力レベルかのいずれかで発せられる。

完全なモジュールは、優れた音響スクリーンであることが証明され、また、その様なモジュールの下流で検知される信号は弱い。対照的に、繊維が完全にまたは部分的に破損している場合、下流で発見される信号はずっと強い。

本発明の目的は、また、上記方法を実施するための装置を提供することにある。この装置は、前記先行技術中で開示された装置にしたがって製造されるが、この装置は、多くのモジュール用の少なくとも１つの音響エミッターを有し、このエミッターは、共生ノイズと異なる周波数帯域か、またはより高出力レベルで特殊な信号を発し、この、またはこれらの音響エミッターは、モジュールのハイドロホンがある側と反対の側に位置する。

本発明の他の特徴および利点は、本発明の実施例を説明する添付図面を参照した以下の記載から明らかになり、これは、如何なる限定的特徴を有するものでもない。
−図１は、本発明による装置の一実施例の概略図であり；
−図２は、一方の曲線は、完全なモジュールの音響信号を説明する曲線を示し、他方は、破損した繊維を有するモジュールの音響信号を説明する曲線を示している。

図１は、モジュールがハウジング中にある、限定のない実施例中の装置を示し、繊維の内側から外側にろ過が行なわれる。

この図１では、符号１０は、束に纏められた複数の中空繊維から成るタイプのろ過モジュールを示す。先行技術によれば、ハイドロホン１４は、各モジュール１０のボトムパージ１２に取り付けられており、このハイドロホンは、清浄水（浸透）と接触しており、それにより液体の流れのノイズが直接取り出されることが可能となる。

本発明によれば、音響エミッター１６は、横方向流れモード（transverse flow mode）でろ過されるべき液体（矢印Ｌ）用の入口ヘッダーに配置され、矢印Ｆはろ過済みの液体を示す。

接線流れモード（tangential flow mode）において、音響エミッター１６は、再循環ループの出口に配置される。図１中、矢印Ｓは、再循環ループのこの出口を示し、接線モードのこのループの入口は、矢印Ｅにより示される。

各モジュール１０に取り付けられたハイドロホン１４は、メンブレンのエミッター１６がある側と反対の側に配置されることが指摘されるべきである。

エミッター１６により発せられた音響信号の、完全なメンブレンによる減衰（damping）は、少なくとも１つの破損繊維を有するモジュールにより発せられた音響信号の減衰よりずっと大きく、１４の様なハイドロホンにより検知された音響レベルは、処理後（増幅及び分析）、問題のモジュールの完全性が壊れた場合、警報のトリガー（trigger）として用いることが出来る。

この目的のため、本装置は、信号をプラントの集中管理システムか、または、いくらか離れたオペレーターかのいずれかに再送信する目的で、更に、発せられた信号を受信し、かつ、ろ過モジュールのシステムの操作を管理するプログラム可能な制御装置を有する。

本発明は、全てのタイプの中空繊維ろ過メンブレン（内側から外側へ、または、外側から内側へろ過する）に、また、選択的にフラットメンブレンに適用できることに注意すべきである。他のメンブレンのタイプを使用する場合、エミッター及びハイドロホンの配置は上記配置とは異なっても良いが、必須な点は、ハイドロホンがエミッターの様に、メンブレンと同じ側に配置されない、という点である。

本発明によれば、検知は、ろ過モード、逆洗モードまたは“プラントの停止”モードで行なっても良い。

特別に取り付けたプラットホーム上で行なわれた試験は、発せられたノイズレベルとハイドロホンで検知されたノイズとの間で重要な相違を示した。図２では、曲線Ａは、破損した繊維を有するモジュールで得られた音響レベルを示し、また、曲線Ｂは、完全なモジュールで得られた音響レベルを示す。音響エミッター１６により発せられた音響信号の完全なメンブレンによる減衰は、少なくとも１つの破損した繊維を有するモジュールの減衰より遥かに大きいことが判る。

本発明による利点と技術的改良は、特には以下の通りである：即ち、
−ろ過流量がどの様なものであっても、また、停止期間中でさえ、検知できる可能性；
−１つの列（array）の全てのモジュールに連続的に注意することにより、準連続モードにおける検知の可能性。この検知は、製造を停止することなく可能である；及び
−発せられた信号は、メンブレンろ過システムの操作を管理するプログラム可能な制御装置に送られるので、したがって、その信号は、プラントの集中管理システムまたはいくらか離れたオペレーターに対して再送信することができ、オペレーターは、引き受けている可能な是正措置を決定する責任を有する。

もちろん、本発明は、先に述べた実施例に限定されず、むしろそれらの全ての変形を含む。

本発明による装置の一実施例を示す概略図である。 一方の曲線が、完全なモジュールの音響信号を説明し、他方の曲線が、破損した繊維を有するモジュールの音響信号を説明するグラフである。

符号の説明

１０…モジュール
１２…底部浄化
１４…ハイドロホン
１６…エミッター
Ａ…破損した繊維を有するモジュールで得られた音響レベル
Ｂ…完全なモジュールで得られた音響レベル
Ｅ…接線モードの再循環ループの入り口
Ｆ…ろ過済みの液体
Ｌ…横方向流れモ−ドでろ過されるべき液体
Ｓ…再循環ループの出口

Claims (9)

1. 中空繊維ろ過モジュールの完全性をチェックし、かつ、完全にまたは部分的に破損した繊維からの漏れを検知するための方法であって、この方法は、
   −ろ過モジュールのメンブレンの一方の側に配置されるエミッターによりノイズまたは音響信号を発すること；
   −メンブレンの他の側で、破損した繊維が液体の流れに晒されていてもいなくても、この破損した繊維から生じるノイズまたは音響信号を検知すること；
   −この様にして得られたノイズ信号を増幅すること；及び
   −結果として増幅された信号を閾値ノイズレベルと、同じ周波数レンジ内で比較すること、にあることに特徴を有する。
2. 前記ノイズまたは音響信号が、共生ノイズと異なる周波数帯域か、またはより高い音響圧力レベルかのいずれかで発せられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 検知がろ過モードで行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 検知が逆洗モードで行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 検知が“プラントの停止”モードで行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 請求項１の方法を用いて、中空繊維ろ過モジュール（１０）の完全性をチェックするための装置であって、この装置は
   −破損した繊維中を通過する液体により作られるノイズを検知するため、各モジュール（１０）のボトムパージ（１２）に取り付けられたハイドロホン（１４）；
   −前記ハイドロホンにより発せられた信号を増幅する増幅装置；及び
   −取り出されて増幅されたノイズ信号を、完全なモジュール固有の閾値ノイズレベルと比較するための比較・分析装置を有し、比較結果の分析によりモジュール中の漏れの存在を検知することが出来、この装置は、また、多くのモジュール用の少なくとも１つの音響エミッター（１６）を有し、このエミッターは、共生ノイズと異なる周波数帯域か、または高出力レベルかのいずれかで特別な信号を発し、前記音響エミッターは、モジュールのハイドロホンがある側と反対の側に位置することを特徴とする。
7. 1つまたは複数の音響エミッター（１６）が、ろ過されるべき水の入口ヘッダーに位置することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 1つまたは複数の音響エミッター（１６）が、接線流れモードで、再循環ループの出口に位置することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
9. 信号をプラントの集中管理システムまたは少し離れたオペレーターに対して再送信するため、発せられた信号を受け取り、且つ、ろ過モジュールのシステムの操作を管理するプログラム可能な制御装置を更に有することを特徴とする、請求項６〜８のうちの１つに記載の装置。

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