JP2011045841A - 膜濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線アンテナをより好適に配置して、無線通信を良好に行うことができる膜濾過装置を提供する。
【解決手段】耐圧容器４０内における濾過膜と耐圧容器４０の内壁との間とは異なる位置に、その外壁の少なくとも一部が耐圧容器４０の内壁に近接する内部部材１００を設け、当該内部部材１００に無線アンテナ１０３Ａを設ける。内部部材１００の外壁の少なくとも一部が耐圧容器４０の内壁に近接しているため、当該外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する原液の厚みが小さく、原液による電波の減衰を抑制することができるので、無線通信を良好に行うことができる。また、耐圧容器４０内における濾過膜と耐圧容器４０の内壁との間に無線アンテナ１０３Ａを設ける場合と比較して、無線アンテナ１０３Ａの配置位置についての制約を緩和することが可能であり、無線アンテナ１０３Ａをより好適に配置することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、濾過膜で原液を濾過することにより透過液を生成する膜濾過装置に関するものである。

耐圧容器内に複数の膜エレメントを一直線上に並べて配置することにより構成された膜濾過装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。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。

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がかかるという問題があった。

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、濾過膜の汚染具合及び当該濾過膜により原水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耐圧容器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場合が多いため、十分に最適化が行われているとは言えない。

特表２００７−５２７３１８号公報

上記のような背景から、例えば膜濾過装置内の液体の性状をセンサで検知し、そのセンサからの信号を耐圧容器内から外部へ送信することにより、膜濾過装置内の液体の性状を外部から観察することが考えられる。このような場合、センサからの信号を有線で外部へ送信しようとすると、特に最大１０ＭＰａといった高い圧力で原水が充填される耐圧容器内においては、特殊な構造や工夫が必要となるため、無線で送信するような構成が好ましい。

しかしながら、塩分濃度の高い海水などの原水は電気伝導度が高く、このような電気伝導度の高い原水が介在する環境下に無線アンテナを設けた場合には、原水により電波が減衰されてしまい、無線通信を良好に行うことができないという問題がある。また、無線アンテナに対する防水性も考慮する必要がある。

そこで、本願発明者は、耐圧容器内に設けた内部部材により無線アンテナを保持し、この内部部材の配置位置を工夫することにより、原水の影響を抑制することを考えた。そして、さらに検討を重ねた結果、内部部材の外壁と耐圧容器の内壁との間に存在する原水の厚みが小さければ、内部部材に設けられた無線アンテナと耐圧容器の内壁との間にある程度の距離があったとしても、良好に無線通信を行うことができることを見出した。

このような結果を利用すれば、無線アンテナの配置位置についての制約を抑制することが可能である。ただし、例えば上記特許文献１のように、濾過膜と耐圧容器の内壁との間に無線タグ（ＲＦＩＤタグ）を配置するような構成では、無線タグの配置位置が自ずと制限され、水処理効率の向上のために濾過膜をできるだけ大きく形成しようとすると、さらに無線タグの配置位置が制約されるといった問題がある。したがって、無線アンテナを保持する内部部材の配置位置についても工夫する必要がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、無線アンテナをより好適に配置して、無線通信を良好に行うことができる膜濾過装置を提供することを目的とする。

本発明に係る膜濾過装置としては、濾過膜で原液を濾過することにより透過液を生成する膜濾過装置であって、前記濾過膜を収容し、内部に原液が充填される耐圧容器と、前記耐圧容器内における前記濾過膜と前記耐圧容器の内壁との間とは異なる位置に設けられ、その外壁の少なくとも一部が前記耐圧容器の内壁に近接する内部部材と、前記内部部材に設けられた無線アンテナとを備えた構成が挙げられる。

このような構成によれば、耐圧容器内における濾過膜と耐圧容器の内壁との間とは異なる位置に、その外壁の少なくとも一部が耐圧容器の内壁に近接する内部部材が設けられ、当該内部部材に無線アンテナが設けられる。内部部材の外壁の少なくとも一部が耐圧容器の内壁に近接しているため、当該外壁と耐圧容器の内壁との間に存在する原液の厚みが小さく、原液による電波の減衰を抑制することができるので、無線通信を良好に行うことができる。

また、耐圧容器内における濾過膜と耐圧容器の内壁との間に無線アンテナを設ける場合と比較して、無線アンテナの配置位置についての制約を緩和することが可能であり、無線アンテナをより好適に配置することができる。

本発明において、前記内部部材における前記耐圧容器の内壁に近接する外壁と前記耐圧容器の内壁との距離が、１０ｃｍ以内であることが好ましい。

このような構成によれば、内部部材の外壁と耐圧容器の内壁との間に存在する原液の厚みが１０ｃｍ以内となり、原液による電波の減衰を効果的に抑制することができるので、無線通信をより良好に行うことができる。この「１０ｃｍ」という数値は、原液の一般的な電気伝導度の範囲と、無線通信に用いられる一般的な周波数帯とに基づいて、実験により導き出された数値である。

本発明において、前記内部部材における前記耐圧容器の内壁に近接する外壁は、前記耐圧容器の内壁から離間していることが好ましい。

このような構成によれば、内部部材の外壁と耐圧容器の内壁とが接触しないため、耐圧容器内に内部部材などの部材を装填する際に、内部部材が耐圧容器の内壁との摩擦によって破損したり、装填時の労力が増大したりするのを防止することができる。

本発明において、前記無線アンテナが、前記内部部材に包埋されていることが好ましい。

このような構成によれば、無線アンテナを内部部材で包埋することにより、防水性を向上し、無線アンテナが錆びるのを防止することができるとともに、耐圧性も向上することができるので、高圧環境下においても良好に無線通信を行うことができる。

本発明において、前記耐圧容器内の液体の性状を検知するセンサを備え、前記センサからの信号が、前記無線アンテナを介して送信されてもよい。

このような構成によれば、センサからの信号を無線アンテナを介して送信し、その信号を耐圧容器の外部で受信することにより、耐圧容器内の液体の性状を外部から観察することができるので、その観察結果に基づいて良好にメンテナンスを行うことができる。

本発明において、前記センサが、前記内部部材に設けられていてもよい。

このような構成によれば、無線アンテナとセンサとが内部部材に一体的に設けられるため、無線アンテナとセンサとの電気的な接続をより短い配線で確実に行うことができる。また、無線アンテナとセンサとを一体的に取り扱うことができるので、膜濾過装置の組立作業等が容易になる。

本発明において、前記内部部材は、前記濾過膜を有する膜エレメントの端部に設けられていてもよい。

このような構成によれば、膜エレメントの端部に設けられた内部部材に無線アンテナを設けることにより、濾過膜側に無線アンテナを設けるような構成と比較して、無線アンテナを容易に設けることができる。

本発明において、前記内部部材は、前記濾過膜を有する膜エレメントとは別体として設けられていてもよい。

このような構成によれば、膜エレメントとは別体として設けられた内部部材に無線アンテナを設けることにより、膜エレメントに無線アンテナを設けるような構成と比較して、無線アンテナをさらに容易に設けることができる。

本発明の一実施形態に係る膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。 膜濾過装置の構成例を示した概略断面図である。 図２の膜エレメントの内部構成の一部を示した斜視図である。 内部部材の一構成例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図を示している。 図４の内部部材を用いた膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。 内部部材の他の構成例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図を示している。 図６の内部部材を用いた膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。 膜濾過装置の他の例を示した概略断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。この膜濾過装置５０は、濾過膜で原水（原液）を濾過することにより透過水（透過液）を生成する装置であり、スパイラル型ＲＯ膜エレメント、中空糸膜モジュール、浸漬型平膜モジュールなど、各種の水処理膜モジュールを備えた膜濾過装置５０に本発明を適用することができる。

膜濾過装置５０には、耐圧容器４０と、当該耐圧容器４０内に設けられた内部部材１００と、当該内部部材１００により保持された内部通信装置１０３とが備えられている。耐圧容器４０の内部には、例えば排水や海水などの原水が充填される樹脂製の容器からなる。この例では、耐圧容器４０は、外径が１１ｃｍ（４インチ用、低圧ベッセル）〜４５ｃｍ（１６インチ用、高圧ベッセル）、壁面の厚みが０．５ｃｍ〜２．５ｃｍの円筒状に形成されている。ただし、耐圧容器４０は、円筒状のものに限らない。

内部通信装置１０３は無線アンテナ１０３Ａを備えており、当該無線アンテナ１０３Ａを介して、耐圧容器４０の外部に設けられた外部通信装置２０２との間で無線通信を行うことができるようになっている。内部通信装置１０３による無線通信の周波数帯は、例えば２．４ＧＨｚ、４３０ＭＨｚ等のＵＨＦ帯、又は１３．５６ＭＨｚなどである。

内部通信装置１０３には、上記無線アンテナ１０３Ａの他にも、例えば水晶振動子、抵抗、コンデンサ、インダクタ、演算素子（ＣＰＵ、ＭＰＵなど）、制御用マイコン、整流素子、アンテナ、メモリ、オペアンプ、信号変換素子（アナログデジタルコンバータ、デジタルアナログコンバータなど）、イメージング素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）が備えられており、これらの電気部品が回路基板上で結線されることにより構成されている。無線アンテナ１０３Ａは、回路基板に実装されてもよいし、回路基板とは分離して設けられ、回路基板と有線で結線されてもよい。

内部部材１００は、例えば樹脂製であり、その外壁の少なくとも一部が耐圧容器４０の内壁に近接している。この例では、内部部材１００は耐圧容器４０の内周よりも小径の円形状に形成されており、その外周面全体が耐圧容器４０の内壁に近接しているが、このような形状に限らず、外壁の少なくとも一部が耐圧容器４０の内壁に近接していれば、例えば外周面の一部に凹部が形成された形状などの各種形状を採用することができる。

本実施形態では、無線アンテナ１０３Ａを含む内部通信装置１０３などの各種電気部品が、樹脂製の内部部材１００により包埋されている。ここで、「包埋」とは、対象物を密着して覆うことを意味しており、防水性が高い上、対象物との間に空間がないため、対象物との間に空間がある場合と比べて外部からの圧力に対する耐圧性が高い。このように、無線アンテナ１０３Ａを内部部材１００で包埋することにより、防水性を向上し、無線アンテナ１０３Ａが錆びるのを防止することができるとともに、耐圧性も向上することができるので、高圧環境下においても良好に無線通信を行うことができる。

樹脂製の内部部材１００の成形方法としては、例えば射出成形、押出成形、インサート成形、注型成形、真空注型成形などを挙げることができるが、これらの成形方法に限られるものではない。インサート成形などで使用される樹脂８としては、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ナイロン６（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリルサルフォン（ＰＡＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）などが挙げられる。注型成形で使用される樹脂８としては、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などが挙げられる。また、上記のような樹脂８にガラス繊維や炭素繊維、充填剤などの添加物を添加することにより、強度を向上させてもよい。

内部部材１００を形成する樹脂は、耐圧性の観点から剛性の高い樹脂であることが好ましく、そのヤング率が０．３ＧＰａ以上、より好ましくは２ＧＰａ以上、さらに好ましくは３ＧＰａである。内部部材１００を形成する樹脂は、１層に限らず、２層以上積層された構成であってもよい。

内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間には、原水が存在している。塩分濃度の高い海水などの原水は電気伝導度が高く、このような電気伝導度の高い原水が介在する環境下で無線アンテナ１０３Ａを介して無線通信を行う場合には、原水により電波が減衰されてしまう。したがって、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する原水の厚み、すなわち内部部材１００における耐圧容器４０の内壁に近接する外壁と、耐圧容器４０の内壁との距離Ｄ１はできるだけ小さい方がよく、本願発明者が行った実験結果によれば、上記距離Ｄ１が１０ｃｍ以内であることが好ましいことが分かった。以下、その実験結果を表１を用いて説明する。

（実施例１）
耐圧容器４０内に、塩分濃度３．１５％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を１０ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は５０５００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、通常の無線システムの電波減衰許容範囲である８０〜９０ｄＢ以下の程度で、受信強度は低いものの、無線通信を行うことができる程度であることが確認された。なお、上記電波減衰許容範囲については、例えば容器内での少ない消費電力で動作可能な２．４ＧＨｚ帯のＩＥＥＥ８０２．１５．４準拠の無線伝送方式では、誤りが少なく通信確実性のあるデータ伝送が可能な無線装置での受信電力は、−９０ｄＢｍ（１ｍＷ＝０ｄＢｍ）程度であり、容器内無線装置送信電力が０ｍＷでは、電波減衰度の許容範囲は８０〜９０ｄＢ以下程度が目安となる。

（実施例２）
耐圧容器４０内に、塩分濃度１．０７％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を９ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は１８９９０μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は小さく、十分な受信強度が得られ、無線通信を行うことができることが確認された。

（実施例３）
耐圧容器４０内に、塩分濃度３．１５％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を１０ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して４３０ＭＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は５０５００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は小さく、十分な受信強度が得られ、無線通信を行うことができることが確認された。

（実施例４）
耐圧容器４０内に、塩分濃度２．８１％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を１０ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して１３．５６ＭＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は４５６００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は小さく、十分な受信強度が得られ、無線通信を行うことができることが確認された。

（比較例１）
耐圧容器４０内に、塩分濃度２．８１％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を１２ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は４５６００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は通常の無線システムの許容範囲を大幅に超え、信号を受信することができず、無線通信を行うことができないことが確認された。

（比較例２）
耐圧容器４０内に、塩分濃度０％の透過水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する透過水の厚み（距離Ｄ１）を１４ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して２．４ＧＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような透過水の電気伝導度は１０μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は通常の無線システムの許容範囲を大幅に超え、信号を継続的に受信することができず、無線通信を行うには不適な条件であることが確認された。

（比較例３）
耐圧容器４０内に、塩分濃度３．１５％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を１５ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して４３０ＭＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は５０５００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は通常の無線システムの許容範囲を大幅に超え、十分な受信強度が得られず、無線通信を行うには不適な条件であることが確認された。

（比較例４）
耐圧容器４０内に、塩分濃度２．８１％の食塩水を充填し、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する食塩水の厚み（距離Ｄ１）を２０ｃｍとして、無線アンテナ１０３Ａを介して１３．５６ＭＨｚの周波数帯で無線通信を行い、その受信強度を測定した。上記のような食塩水の電気伝導度は４５６００μＳ／ｃｍであった。この実験の結果、電波の減衰度は通常の無線システムの許容範囲を大幅に超え、十分な受信強度が得られず、無線通信を行うには不適な条件であることが確認された。

以上の実験結果から分かるように、内部部材１００の外壁が耐圧容器４０の内壁に近接している場合には、当該外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する原水の厚み（距離Ｄ１）が小さく、原水による電波の減衰を抑制することができるので、無線通信を良好に行うことができる。

特に、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する原水の厚み（距離Ｄ１）が１０ｃｍ以内であれば、原水による電波の減衰を効果的に抑制することができるので、無線通信をより良好に行うことができる。この「１０ｃｍ」という数値は、原水の一般的な電気伝導度が５００〜１３００００μＳ／ｃｍであり、無線通信に用いられる一般的な周波数帯が１３．５６ＭＨｚ〜２．４ＧＨｚであることから、上記のような実験結果などに基づいて導き出すことができる。

ただし、内部部材１００における耐圧容器４０の内壁に近接する外壁は、耐圧容器４０の内壁から離間していることが好ましい。すなわち、上記距離Ｄ１は「０」でないことが好ましい。このような構成であれば、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁とが接触しないため、耐圧容器４０内に内部部材１００などの部材を装填する際に、内部部材１００が耐圧容器４０の内壁との摩擦によって破損したり、装填時の労力が増大したりするのを防止することができる。

なお、内部部材１００の外壁と耐圧容器４０の内壁との間に存在する原水の厚み（距離Ｄ１）が小さければ、内部部材１００に設けられた無線アンテナ１０３Ａと耐圧容器４０の内壁との距離Ｄ２がある程度あったとしても、良好に無線通信を行うことができる。

図２は、膜濾過装置５０の構成例を示した概略断面図である。また、図３は、図２の膜エレメント１０の内部構成の一部を示した斜視図である。この膜濾過装置５０は、膜エレメント１０を耐圧容器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。

耐圧容器４０は、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。この例では、耐圧容器４０は、円筒状に形成されている。

耐圧容器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。耐圧容器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。

図３に示すように、膜エレメント１０は、濾過膜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。

樹脂製の網状部材からなる矩形形状の透過側流路材１４の両面には、同一の矩形形状からなる濾過膜１２が重ね合わせられ、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。上記濾過膜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。

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、原水が濾過膜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。

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。

図２に示すように、耐圧容器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。

この図２の例では、膜エレメント１０の両端部に内部部材１００が設けられている。これらの内部部材１００は、巻回された膜部材１６の軸線方向の両端部に対向するように取り付けられている。これにより、各内部部材１００は、巻回された膜部材１６が軸線方向にずれることによってテレスコープ状になるのを防止するためのテレスコープ防止部材として機能する。内部部材１００は、その外周面が膜エレメント１０の外周面に対応する形状を有しており、当該内部部材１００の外周面は、耐圧容器４０の内周面に近接して対向している。この例では、内部部材１００が各膜エレメント１０の両端部に、着脱可能に設けられている。

耐圧容器４０の外部における内部部材１００に対向する位置には、外部ユニット２００が設けられている。この外部ユニット２００は、内部部材１００に設けられた内部通信装置１０３との間でデータ通信を無線で行うためのものであり、この例では耐圧容器４０と一体的に形成されている。

図４は、内部部材１００の一構成例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図を示している。ただし、図４（ｂ）では、内部部材１００の内部構成が、破線ではなく実線で示されている。

内部部材１００には、本体１０１と、当該本体１０１によりそれぞれ保持された第１導電線１０２、内部通信装置１０３、複数のセンサ１０４，１０５，１０６及びＩＣチップ１０７とが備えられている。本体１０１は、第１環状部１１１と、当該第１環状部１１１よりも小径の第２環状部１１２とが、リブ１１３を介して連結されることにより一体的に形成された構成を有している。この例では、本体１０１は樹脂により形成されているが、他の材料で形成されていてもよい。

第１環状部１１１は、外径が膜エレメント１０の外径とほぼ一致しており、その外周面が耐圧容器４０の内周面に近接して対向するように配置される。第２環状部１１２は、その内周面が透過水の流路を構成している。リブ１１３は、第１環状部１１１の内周面と第２環状部１１２の外周面とを連結する部材であり、複数設けられていることが好ましい。ただし、本体１０１は、上記のような形状に限らず、例えば円板状などの他の形状であってもよい。

第１導電線１０２は、導電線が巻回されることにより形成されたコイル状の導電線であり、本体１０１の第１環状部１１１に取り付けられている。第１導電線１０２は、第１環状部１１１の内部において当該第１環状部１１１の外周面に沿った形状（状態）で設けられている。これにより、第１導電線１０２は、耐圧容器４０の内周面に近接して対向するように設けられている。第１導電線１０２は、内部部材１００の外周面に沿った形状であれば、内部部材１００の外側に設けられていてもよいし、内側に設けられていてもよい。第１導電線１０２と耐圧容器４０の内周面との距離は、耐圧容器４０の外部との間で電波の送受信を良好に行う観点から、できるだけ短いことが好ましい。具体的には、上記距離は、１５ｃｍ以内であることが好ましく、５ｃｍ以内であればより好ましく、３ｃｍ以内であればさらに好ましい。

内部通信装置１０３は、本体１０１の第１環状部１１１に取り付けられている。この内部通信装置１０３は、上述の通り無線アンテナ１０３Ａを備えており、当該無線アンテナ１０３Ａを介してデータを送受信することができるようになっている。内部通信装置１０３は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を含むような構成であってもよい。内部通信装置１０３は、後述するセンサ１０４，１０５，１０６の出力信号を無線アンテナ１０３Ａから無線で送信することができる。

無線アンテナ１０３Ａは、耐圧容器４０の内周面に近接して対向するように設けられている。内部通信装置１０３の無線アンテナ１０３Ａと耐圧容器４０の内周面との距離は、耐圧容器４０の外部との間で電波の送受信を良好に行う観点から、できるだけ短いことが好ましい。具体的には、上記距離は、１５ｃｍ以内であることが好ましく、５ｃｍ以内であればより好ましく、３ｃｍ以内であればさらに好ましい。

本実施形態では、内部部材１００が、濾過膜１２を有する膜エレメント１０の端部に設けられることにより、耐圧容器４０内における濾過膜１２と耐圧容器４０の内壁との間とは異なる位置に設けられている。このような構成により、耐圧容器４０内における濾過膜１２と耐圧容器４０の内壁との間に無線アンテナ１０３Ａを設ける場合と比較して、無線アンテナ１０３Ａの配置位置についての制約を緩和することが可能であり、無線アンテナ１０３Ａをより好適に配置することができる。

また、膜エレメント１０の端部に設けられた内部部材１００に無線アンテナ１０３Ａを設けることにより、濾過膜１２側に無線アンテナ１０３Ａを設けるような構成と比較して、無線アンテナ１０３Ａを容易に設けることができる。

電導度センサ１０４及び流量センサ１０５は、それぞれ本体１０１の第２環状部１１２に取り付けられ、第２環状部１１２の内側を流れる透過水の性状を検知するセンサである。具体的には、電導度センサ１０４は、透過水の電導度を検知するセンサであり、流量センサ１０５は、透過水の流量を検知するセンサである。圧力センサ１０６は、本体１０１のリブ１１３に取り付けられ、原水の性状を検知するセンサである。具体的には、圧力センサ１０６は、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。

本実施形態では、内部部材１００に電導度センサ１０４、流量センサ１０５及び圧力センサ１０６が設けられた構成が示されているが、このような構成に限らず、耐圧容器４０内を流れる液体の性状を検知するセンサであれば、その特性に応じて、公知の物理センサ、化学センサ、スマートセンサ（情報処理機能付きセンサ）などの各種センサを内部部材１００に設けることができる。ただし、電導度センサ１０４、流量センサ１０５及び圧力センサ１０６の少なくとも１つが内部部材１００に設けられていることが好ましい。なお、内部部材１００に設けられるセンサにより検知される液体の性状としては、例えば流量、圧力、電導度、温度、汚染状況（イオン濃度など）を挙げることができる。

このように、耐圧容器４０内の液体の性状を検知するセンサ１０４，１０５，１０６からの信号を無線アンテナ１０３Ａを介して送信し、その信号を耐圧容器４０の外部で受信することにより、耐圧容器４０内の液体の性状を外部から観察することができるので、その観察結果に基づいて良好にメンテナンスを行うことができる。

また、本実施形態のように、センサ１０４，１０５，１０６が内部部材１００に設けられた構成であれば、無線アンテナ１０３Ａとセンサ１０４，１０５，１０６とが内部部材１００に一体的に設けられるため、無線アンテナ１０３Ａとセンサ１０４，１０５，１０６との電気的な接続をより短い配線で確実に行うことができる。また、無線アンテナ１０３Ａとセンサ１０４，１０５，１０６とを一体的に取り扱うことができるので、膜濾過装置５０の組立作業等が容易になる。

ＩＣチップ１０７は、内部部材１００に設けられている上記のような各電気部品に対する電力制御、センサ制御、通信制御などを司るマイクロコンピュータである。このＩＣチップ１０７は、複数のチップからなるような構成であってもよいし、ワンチップ化された構成であってもよい。

以上のような内部部材１００の本体１０１により保持された電気部品、すなわち第１導電線１０２、内部通信装置１０３、複数のセンサ１０４，１０５，１０６及びＩＣチップ１０７は、それぞれ本体１０１の内部に埋設されることにより周囲が樹脂で覆われている。また、上記のような各部品同士を電気的に接続する配線も、本体１０１の内部に埋設されることにより周囲が樹脂で覆われている。これにより、海水や廃水、洗浄の際に使用する酸、アルカリなどによって、各部品の腐食や損傷を抑制することができる。ただし、センサについては、その検知部分を本体１０１の外部に露出させる必要があるため、上記検知部分を除く他の部分が本体１０１の内部に埋設された構成であることが好ましい。

本実施形態では、着脱可能な内部部材１００に第１導電線１０２、内部通信装置１０３、センサ１０４，１０５，１０６及びＩＣチップ１０７が設けられているので、膜エレメント１０を交換する場合であっても、古い膜エレメント１０に用いられていた内部部材１００を新しい膜エレメント１０に用いることにより、これらの電気部品を再利用することができる。

図５は、図４の内部部材１００を用いた膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。図５では、図４（ｂ）と同様、内部部材１００の内部構成が、破線ではなく実線で示されている。この図５に示すように、耐圧容器４０の外部に設けられた外部ユニット２００には、第２導電線２０１、外部通信装置２０２及びＩＣチップ２０３が備えられている。

第２導電線２０１は、導電線が巻回されることにより形成されたコイル状の導電線であり、第１導電線１０２に対向する位置に、耐圧容器４０の外周面に沿った形状（状態）で設けられている。当該第２導電線２０１は、耐圧容器４０の外周面に接触していてもよいし、離間していてもよいが、離間した構成を採用する場合には、耐圧容器４０の外周面に対して近接して対向していることが好ましい。また、第２導電線２０１は、耐圧容器４０を構成する材料（例えば樹脂材料）に埋め込まれていてもよい。

第２導電線２０１と耐圧容器４０の外周面との距離は、耐圧容器４０の内部との間で電波の送受信を良好に行う観点から、できるだけ短いことが好ましい。具体的には、上記距離は、１５ｃｍ以内であることが好ましく、５ｃｍ以内であればより好ましく、３ｃｍ以内であればさらに好ましい。

外部通信装置２０２は、耐圧容器４０の外部における内部通信装置１０３に対向する位置に設けられている。この外部通信装置２０２は、内部通信装置１０３からのデータを受信するとともに、その受信したデータを管理装置などに無線で送信する中継機として機能する。内部通信装置１０３と外部通信装置２０２との間でのデータ通信は、例えば２．４ＧＨｚの周波数帯で電波を送受信することにより行われる。

ＩＣチップ２０３は、第２導電線２０１から第１導電線１０２へと無線で電力を供給する給電装置を構成している。ＩＣチップ２０３は、発振回路及び増幅回路を備えており、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数帯で第２導電線２０１から第１導電線１０２へと電波を送信することにより給電を行う。なお、ＩＣチップ２０３は、外部通信装置２０２と一体的に形成された構成であってもよい。

この例では、第１導電線１０２及び第２導電線２０１を介して給電を行うような構成について説明したが、これらの第１導電線１０２及び第２導電線２０１を省略し、耐圧容器４０の内部で発電を行うような構成であってもよい。例えば、耐圧容器４０内に羽根車などの回転体を設け、耐圧容器４０内を流れる液体（原水、透過水など）の流圧で回転体を回転させることにより、発電を行うことができるような構成などであってもよい。

図６は、内部部材１００の他の構成例を示した図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図を示している。ただし、図６（ｂ）では、内部部材１００の内部構成が、破線ではなく実線で示されている。以下では、図４及び図５の構成例と異なる構成についてのみ説明する。

内部部材１００には、本体１０１と、当該本体１０１によりそれぞれ保持された第１導電線１０２、複数のセンサ１０４，１０５，１０６及びＩＣチップ１０７とが備えられているが、図４及び図５の構成例とは異なり、内部通信装置１０３が備えられていない。

ＩＣチップ１０７には、変復調回路１０８が備えられている。当該変復調回路１０８は、第１導電線１０２を介して送信する無線信号を変調するとともに、第１導電線１０２を介して受信する無線信号を復調するための変復調装置である。ただし、変復調回路１０８は、ＩＣチップ１０７と一体的に形成された構成に限らず、ＩＣチップ１０７とは分離して設けられた構成であってもよい。

図７は、図６の内部部材１００を用いた膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。図７では、図６（ｂ）と同様、内部部材１００の内部構成が、破線ではなく実線で示されている。この図７に示すように、耐圧容器４０の外部に設けられた外部ユニット２００には、第２導電線２０１、外部通信装置２０２及びＩＣチップ２０３が備えられている。

ＩＣチップ２０３には、変復調回路２０４が備えられている。当該変復調回路２０４は、第２導電線２０１を介して送信する無線信号を変調するとともに、第２導電線２０１を介して受信する無線信号を復調するための変復調装置である。ただし、変復調回路２０４は、ＩＣチップ２０３と一体的に形成された構成に限らず、ＩＣチップ２０３とは分離して設けられた構成であってもよい。

この例では、センサ１０４，１０５，１０６の出力信号が変復調回路１０８により変調されて第１導電線１０２から無線で送信され、第２導電線２０１を介して受信した無線信号が変復調回路２０４により復調されるようになっている。変復調回路２０４により復調された信号は、中継機として機能する外部通信装置２０２により受信され、管理装置などに無線で送信される。

このように、第１導電線１０２及び第２導電線２０１を介してデータを送受信することにより無線通信を行うような構成の場合には、第１導電線１０２が、本発明における無線アンテナとして機能する。

この例では、第１導電線１０２及び第２導電線２０１を介して給電を行うような構成について説明したが、耐圧容器４０の内部で発電を行うような構成であってもよい。例えば、耐圧容器４０内に羽根車などの回転体を設け、耐圧容器４０内を流れる液体（原水、透過水など）の流圧で回転体を回転させることにより、発電を行うことができるような構成などであってもよい。

図８は、膜濾過装置５０の他の例を示した概略断面図である。この膜濾過装置５０は、図２に示した膜濾過装置５０と同様、膜エレメント１０を耐圧容器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。膜エレメント１０の具体的構成は、図３を用いて説明した構成と同様である。

この図８の例では、膜エレメント１０とは別体として内部部材１００が設けられている。内部部材１００は、その外周面が膜エレメント１０の外周面に対応する形状を有しており、当該内部部材１００の外周面は、耐圧容器４０の内周面に近接して対向している。この例では、内部部材１００が、インターコネクタ４２に取り付けられており、当該内部部材１００に上述の無線アンテナ１０３Ａなどが設けられている。インターコネクタ４２は、各膜エレメント１０の中心管２０に対して着脱可能であり、これにより、内部部材１００が着脱可能となっている。内部部材１００の具体的な構成としては、図４又は図６を用いて説明したような構成を採用することができる。

このような構成を有する膜濾過装置５０においては、膜エレメント１０とは別体として設けられた内部部材１００に無線アンテナ１０３Ａを設けることにより、膜エレメント１０に無線アンテナ１０３Ａを設けるような構成と比較して、無線アンテナ１０３Ａをさらに容易に設けることができる。

１０ 膜エレメント
１２ 濾過膜
４０ 耐圧容器
５０ 膜濾過装置
１００ 内部部材
１０１ 本体
１０２ 第１導電線
１０３ 内部通信装置
１０３Ａ 無線アンテナ
１０４ 電導度センサ
１０５ 流量センサ
１０６ 圧力センサ
２００ 外部ユニット
２０１ 第２導電線
２０２ 外部通信装置

Claims (8)

1. 濾過膜で原液を濾過することにより透過液を生成する膜濾過装置であって、
   前記濾過膜を収容し、内部に原液が充填される耐圧容器と、
   前記耐圧容器内における前記濾過膜と前記耐圧容器の内壁との間とは異なる位置に設けられ、その外壁の少なくとも一部が前記耐圧容器の内壁に近接する内部部材と、
   前記内部部材に設けられた無線アンテナとを備えたことを特徴とする膜濾過装置。
2. 前記内部部材における前記耐圧容器の内壁に近接する外壁と前記耐圧容器の内壁との距離が、１０ｃｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。
3. 前記内部部材における前記耐圧容器の内壁に近接する外壁は、前記耐圧容器の内壁から離間していることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。
4. 前記無線アンテナが、前記内部部材に包埋されていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。
5. 前記耐圧容器内の液体の性状を検知するセンサを備え、
   前記センサからの信号が、前記無線アンテナを介して送信されることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。
6. 前記センサが、前記内部部材に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の膜濾過装置。
7. 前記内部部材は、前記濾過膜を有する膜エレメントの端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。
8. 前記内部部材は、前記濾過膜を有する膜エレメントとは別体として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置。

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