JP2000084552A - イオン交換樹脂を用いた純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで配置効率が高い、イオン交換樹脂
を用いた純水製造装置を提供する。 【解決手段】 イオン交換樹脂を用いた純水製造装置
は、イオン交換樹脂を再生するための薬液を貯蔵する貯
蔵タンク１６、１７と、薬液を樹脂塔１１に導入するエ
ゼクタ２０、２１と、エゼクタ２０、２１を通過する薬
液の流量を計測する流量計２２、２３とを有する。イオ
ン交換樹脂の再生が開始されると、流量計２２、２３及
びタイマによって所定量以上の薬液が樹脂塔１１に導入
された旨が検出された時点で、イオン交換樹脂の再生を
終了する。薬液計量タンクを省いたことにより、その設
置スペースが節約でき、コストの削減と装置の配置効率
の向上とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換樹脂を
用いた純水製造装置に関し、更に詳しくは、純水製造装
置のイオン交換樹脂を再生する薬液の定量技術の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン交換樹脂を用いた純水製造装置
は、小型軽量の特徴を有し、病院や実験室等で広範囲に
利用されている。図１０は、従来のイオン交換樹脂を用
いた純水製造装置の構成を示すブロック図である。本純
水製造装置は、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂
を収容する樹脂塔１１を有し、原水供給ポンプ１４の運
転によって樹脂塔１１の頂部から供給された原水を処理
し、樹脂塔１１の底部からこれを取り出し、処理水とし
て必要な場所に供給する。

【０００３】原水を所定量以上処理したイオン交換樹脂
は、そのイオン交換性能が低下し、処理水の電気伝導率
が上昇するので、イオン交換樹脂の再生処理が必要とな
る。例えば、この再生処理は、処理水の電気伝導率が１
μＳ／ｃｍ以上となった時点で行われ、イオン交換樹脂
の貫流点と呼ばれる。

【０００４】イオン交換樹脂の再生にあたっては、ま
ず、アニオン交換樹脂とカチオンと交換樹脂を逆先水に
よって分離し、沈降速度の遅いアニオン交換樹脂１２を
コレクタ１５より上に、沈降速度の速いカチオン交換樹
脂１３をコレクタより下に移動させる。次いで、例えば
アニオン交換樹脂１２を苛性ソーダによって処理し、次
いでカチオン交換樹脂１３を塩酸によって処理し、夫々
のイオン交換樹脂を再生する。苛性ソーダ及び塩酸は、
夫々、苛性ソーダ貯槽１６及び塩酸貯槽１７から、夫々
に付属する計量タンク１８及び１９を経由して所定量が
供給される。

【０００５】例えば、所定量の苛性ソーダを樹脂塔１１
に供給するには、苛性ソーダ計量タンク１８に所定量の
苛性ソーダを予め貯留し、エゼクタ２０によって駆動水
の水圧を利用して苛性ソーダを計量タンク１８から吸引
する。樹脂塔１１内に残留する苛性ソーダは、規定量の
苛性ソーダを通薬した後、押出水によって押し出され
る。所定量の塩酸を樹脂塔１１に供給するのも同様に行
われる。

【０００６】樹脂再生が終了すると、まず、樹脂塔１１
から塔内水を抜き、次いで、逆洗ラインを成す配管Ｐ１
及びＰ４から再度樹脂塔１１内に水を張り込んで、樹脂
層１２、１３を緩めた後に圧縮空気を導入し、アニオン
交換樹脂及びカチオン交換樹脂を再び混合する。混合が
終了すると、少しの間ブローをし、次いで、水を張り込
んで満水にする。引き続き、各バルブの状態を通常の通
水に切り換えて原水を送り込む。これによって、イオン
交換樹脂で処理した処理水が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のイオン交換
樹脂を用いた純水製造装置では、所定量の苛性ソーダ及
び塩酸を計量するのに計量タンクを利用している。ま
た、この計量には、計量タンク内に配設されるレベル計
が利用され、計量及び供給は自動制御によって行われ
る。

【０００８】計量タンクは、一般に、大きな専有面積を
有し、特に小型の純水製造装置にあっては、その配置効
率を大きく損ない、また、計量に必要な配管及びバルブ
が製造コストを上昇させるという問題がある。ここで、
計量タンクによる計量に代えて、ポンプによって一定時
間薬液を移送することで所定量の薬液を供給することも
考えられるが、ポンプ及びその制御装置の設置に費用が
かさみ、コスト低減に寄与しない。また、エゼクタをタ
イマによって一定時間稼働させて所定量の薬液を供給す
ることも考えられるが、エゼクタとタイマのみによる計
量には不正確さが伴う。

【０００９】本発明は、上記に鑑み、薬液計量の正確さ
を維持しつつ、計量タンクを除くことで配置効率を高め
ることができ、特に小型の純水製造装置に好適な、イオ
ン交換樹脂を用いた純水製造装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のイオン交換樹脂を用いた純水製造装置は、
アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を収容する樹脂
塔を有し、原水をイオン交換によって処理する通水モー
ドとイオン交換樹脂の再生を行う再生モードとで作動す
る純水製造装置において、アニオン交換樹脂及びカチオ
ン交換樹脂を再生するための薬液を収容する薬液貯槽
と、前記再生モードにおいて前記薬液を樹脂塔に供給す
る薬液供給装置と、前記薬液供給装置を通過した薬液の
量を測定する流量測定装置と、前記流量測定装置の検出
結果に従って前記再生モードを終了する制御装置とを有
することを特徴とする。

【００１１】本発明の純水製造装置によると、薬液の通
過量を計測する流量計を備えることで計量タンクを省く
ことが出来るので、純水製造装置の製造コストを低減す
ると共に装置の配置効率を向上させることが出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態例のイオン交換樹脂を用いた純
水製造装置のブロック図である。なお、図面には従来装
置の要素と同様な要素には同じ参照符号を付して示し
た。

【００１３】純水製造装置は、アニオン交換樹脂及びカ
チオン交換樹脂から成るイオン交換樹脂を収容する樹脂
塔１１と、アニオン交換樹脂を再生するための苛性ソー
ダを収容する苛性ソーダ貯槽１６と、カチオン交換樹脂
を再生するための塩酸を収容する塩酸貯槽１７と、原
水、処理水、薬液、圧縮空気等の配管及びバルブ類と、
苛性ソーダ及び塩酸の流量を測定するための流量計２
２、２３とを有する。流量計２２、２３とエゼクタ２
０、２１との間には夫々、逆止弁２４、２５が配設され
ている。本発明に従って、苛性ソーダ計量タンク及び塩
酸計量タンクは本製造装置から除かれ、付属配管の削減
と相まって配置効率を高めている。

【００１４】苛性ソーダ貯槽１６内に収容された苛性ソ
ーダは、バルブＶ１、配管Ｐ１０、バルブＶ２、流量計
２２、配管Ｐ１１及び逆止弁２４を経由してエゼクタ２
０に導かれ、原水と共にその圧力を利用して配管Ｐ６及
びディストリビュータ２６を経由して樹脂塔１１内に導
入される。同様に、塩酸貯槽１７内に収容された塩酸
は、バルブＶ３、配管Ｐ９、バルブＶ４、流量計２３、
逆止弁２５を経由してエゼクタ２１に導かれ、原水の圧
力を利用して、バルブＶ８、Ｖ６、配管Ｐ１及びＰ４を
経由して、樹脂塔１１内にその底部から導入される。

【００１５】流量計２２、２３は、接点付き瞬間流量計
として構成され、所定以上の薬液の瞬間流量を検出する
と、その接点がオンし、図示しないタイマがその接点の
オン時間を計測する構成である。以下、上記実施形態例
の純水製造装置の運転について、図１に水及び薬液の流
れ状態を付加した図２〜図９を参照して説明する。

【００１６】図２は、純水装置の通常運転を示してい
る。通常運転中の通水は、原水ポンプ１４から、バルブ
Ｖ５、配管Ｐ３を経由して樹脂塔１１内にその頂部から
導入され、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が混
合されたイオン交換樹脂によってイオン交換処理され、
配管Ｐ４及びバルブＶ９を経由して外部の純水使用場所
に供給される。

【００１７】通常運転に伴って、イオン交換樹脂の性能
が低下すると、その情報は処理水の電気伝導率の所定値
以上への上昇として検知される。電気伝導率が所定値以
上になったことが検出されると、イオン交換樹脂の再生
が行われる。まず、混合樹脂層の分離が行われる。図３
は、この樹脂層の分離の際の水の流れを示している。分
離は逆洗水によって行われ、逆洗水は、ポンプ１４か
ら、バルブＶ６、配管Ｐ１及び配管Ｐ４を経由して樹脂
塔１１内に、その底部から導入され、配管Ｐ１３及びバ
ルブＶ１１を経由して系外に排出される。このとき、樹
脂塔１１内の樹脂層は、沈降の遅いアニオン交換樹脂１
２と、沈降速度の速いカチオン交換樹脂重量１３とに、
コレクタ１５を境にして分離される。この樹脂層分離工
程は、タイマによって所定時間の経過が検知されること
によって終了する。例えば１０〜１５分程度である。

【００１８】次いで、まずアニオン交換樹脂を再生する
ために、苛性ソーダの導入が行われる（図４）。苛性ソ
ーダは、苛性ソーダ貯槽１６から、バルブＶ１、配管Ｐ
１０、バルブＶ２、流量計２２、逆止弁２４を経由して
エゼクタ２０に導入され、エゼクタ２０によって、ポン
プ１４から送られた原水と混合され、配管Ｐ６を経由し
て樹脂塔１１内に導入され、ディストリビュータ２６に
よってアニオン交換樹脂層１２の上部から散布される。
アニオン交換樹脂１２を再生した苛性ソーダ溶液は、コ
レクタ１５によって集められ、配管Ｐ１２及びバルブＶ
１２を経由して系外に排出される。このアニオン交換樹
脂再生の際には、原水の一部は、バルブＶ８、配管Ｐ
８、エゼクタ２１、配管Ｐ５及び配管Ｐ４のルートを経
由して樹脂塔１１内にその底部から導入され、コレクタ
によって集められて系外に排出される。このルートを経
由する原水は、苛性ソーダが樹脂塔内のカチオン交換樹
脂１３に接触することを防止する。

【００１９】アニオン交換樹脂の再生処理は、流量計２
２及びタイマが、苛性ソーダの所定量以上の樹脂塔１１
内への供給を計測することによって終了する。つまり、
タイマは、流量計２２によって計測される瞬間流量が所
定値以上になると計測を開始し、所定時間の計測が終わ
った時点で、アニオンの再生処理を終了する。なお、流
量計２２によって計測される瞬間流量が所定値（設定
値）以下の状態が１０秒間以上継続した場合は警報が発
せられ、更にこの状態が１分以上継続した場合は再生操
作が全停止するようにプログラミングされている。

【００２０】次いで、バルブＶ１及びＶ２を閉じ、その
他はアニオン交換樹脂の再生処理と同じ状態で、引き続
き原水を樹脂塔１１内に導入して苛性ソーダの押し出し
を行う（図５）。これは、樹脂塔１１内に残留する苛性
ソーダの押出しのために行われる。次いで、バルブＶ
７、Ｖ８を閉じ、バルブＶ５、Ｖ６を開き、配管Ｐ７、
Ｐ５及びエゼクタ２０、２１のラインに代えて配管Ｐ３
及びＰ１のラインを利用して系内の洗浄が行われる。

【００２１】系内の洗浄が終了すると、カチオン交換樹
脂の再生処理に移行する（図６）。塩酸貯槽１７内の塩
酸が、バルブＶ３、配管Ｐ９、バルブＶ４、流量計２３
及び逆止弁２５を経由してエゼクタ２１に導入され、エ
ゼクタ２１によって、ポンプ１４から送られた原水と混
合され、配管Ｐ５及びＰ４を経由して樹脂塔１１内にそ
の底部から導入され、カチオンの再生処理を行う。

【００２２】処理を終わった塩酸溶液は、コレクタ１５
によって集められ、配管Ｐ１２及びバルブＶ１２を経由
して系外に排出される。原水の一部は、バルブＶ７、エ
ゼクタ２０、配管Ｐ６及びディストリビュータ２６を経
由して樹脂塔１１内に導入され、同様にコレクタ１５を
経由して系外に排出される。アニオンの再生処理と同様
に、塩酸の所定量以上の樹脂塔１１内への供給が検知さ
れた時点でカチオンの再生処理は終了し、バルブＶ３及
びＶ４のみを閉じて、塩酸の押し出しを行い（図７）、
次いで、バルブＶ８、Ｖ７を閉じ、バルブＶ６、Ｖ５を
開き、配管Ｐ５、Ｐ７、エゼクタ２１、２０のラインに
代え、配管Ｐ１及びＰ３のラインを利用して系内の洗浄
を行う。なお、流量計２３によって計測される瞬間流量
が所定値（設定値）以下の状態が１０秒間以上継続した
場合は警報が発せられ、更にこの状態が１分間以上継続
した場合は再生操作が全停止するようにプログラミング
されている。

【００２３】イオン交換樹脂の再生処理が完了すると、
系内の水抜き及びブローが行われる。これは、ブローバ
ルブＶ１０を開くことによって行われる。ブローが終了
すると、バルブＶ６、Ｖ１１を開いて配管Ｐ１及びＰ４
を経由して樹脂塔１１内の水張りを行う（図８）。水が
樹脂塔内のほぼディストリビュータ２６の高さにまで達
すると、バルブＶ１３及びＶ６を閉じると共に、樹脂塔
１１内に圧縮空気を導入し、アニオン１２及びカチオン
１３の樹脂層の混合を行う。

【００２４】次いで、バルブＶ１０を開いて原水ポンプ
を起動し、配管Ｐ２及びＰ３から樹脂塔１１内に原水を
導入し水張りを行う（図９）。満水になったらバルブＶ
１１のみを閉じ、少しの間ブローを行う。これによっ
て、イオン交換樹脂の再生処理に伴う後処理が終了する
ので、処理水の電気伝導率が所定値以下（例えば１μＳ
／ＣＭ以下）となったことを確認し、バルブＶ１０を閉
じ、バルブＶ９を開にして通常の通水運転（図２）に移
行する。

【００２５】上記実施形態例において、逆止弁２４、２
５は、原水が逆流して苛性ソーダ又は塩酸の貯層１６、
１７に流入することを防止する。

【００２６】本実施形態例におけるカチオン交換樹脂
は、一般に純水製造装置に利用される強酸性カチオン交
換樹脂である。また、アニオン交換樹脂としては、強塩
基性アニオン交換樹脂がその対象となる。ここで、純水
製造装置としていわゆる脱塩装置と呼ばれる装置に本発
明を適用する場合には、強酸性カチオンと弱塩基性アニ
オンとの組合せが利用される。

【００２７】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の純水製造装置は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも本
発明の範囲に含まれる。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のイオン
交換樹脂を用いる純水製造装置によると、薬液計量タン
ク及びその付属配管が不要になり、純水製造装置の製造
コストの削減と共に装置の配置効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の純水製造装置のブロッ
ク図。

【図２】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図３】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図４】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図５】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図６】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図７】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図８】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図９】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。

【図１０】従来の純水製造装置のブロック図。

【符号の説明】

１１ 樹脂塔 １２ アニオン交換樹脂層 １３ カチオン交換樹脂層 １４ 原水ポンプ １５ コレクタ １６ 苛性ソーダ貯槽 １７ 塩酸貯槽 １８ 苛性ソーダ計量タンク １９ 塩酸計量タンク ２０、２１ エゼクタ ２２、２３ 流量スイッチ ２４、２５ 逆止弁 ２６ ディストリビュータ Ｐ１〜Ｐ１２ 配管 Ｖ１〜Ｖ１３ バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂
   を収容する樹脂塔を有し、原水をイオン交換によって処
   理する通水モードとイオン交換樹脂の再生を行う再生モ
   ードとで作動する純水製造装置において、アニオン交換
   樹脂及びカチオン交換樹脂を再生するための薬液を収容
   する薬液貯槽と、前記再生モードにおいて前記薬液を樹
   脂塔に供給する薬液供給装置と、前記薬液供給装置を通
   過した薬液の量を測定する流量測定装置と、前記流量測
   定装置の検出結果に従って前記再生モードを終了する制
   御装置とを有することを特徴とする純水製造装置。
2. 【請求項２】 前記流量測定装置は、所定値以上の瞬間
   流量を検出すると流量信号を発生する流量スイッチと、
   前記流量信号の発生時間をカウントするタイマとを有す
   る、請求項１に記載の純水製造装置。
3. 【請求項３】 前記カチオン交換樹脂が強酸性カチオン
   交換樹脂であり、前記アニオン交換樹脂が強塩基性アニ
   オン交換樹脂である、請求項１又は２に記載の純水製造
   装置。
4. 【請求項４】 前記薬液供給装置がエゼクタを含む、請
   求項１〜３の何れかに記載の純水製造装置。