JP2005193091A - 浄水装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 逆浸透膜を用いた複数の浄水手段を備えることにより、ＲＯクリープを防ぎ、極めて高い品質の透過水を供給できるとともに、逆浸透膜の高寿命化を実現し、電気エネルギーのロスおよび無駄な排水を生じさせない浄水装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 原水を供給する流路に原水の供給又は遮断を行う原水供給弁ＳＶ１と、逆浸透膜ＲＯ側に原水を送り出す加圧ポンプＰとを備え、さらにその原水の供給先において２系統に分かれ、各系統に逆浸透膜ＲＯ１と逆浸透膜ＲＯ２とを備え、さらに逆浸透膜の取水側に開閉弁ＳＶ２１及びＳＶ２２を備える。逆浸透膜ＲＯ１、ＲＯ２の出水側には、それぞれ透過水出口と濃縮水出口が設けられている。この透過水出口には透過水供給配管が配設され、この透過水供給配管は、透過水をボトルに供給するための透過水供給路と、膜を通過した透過水を逆浸透膜の取水側に循環させる透過水循環路とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原水を処理して生成した浄水を供給する浄水装置及びその制御方法に係り、特に、逆浸透膜を利用して高品質な水を提供する浄水装置に関する。

近年、健康や環境に対して関心が高まっており、浄水や純水を製造する水処理システムの研究、開発が進んでいる。水処理システムとは水道法上の上水や井水などを原水としてそこから不純物を取除いて純度の高い水を得るシステムであり、海水の淡水化プラントや、水不足時あるいは災害時の飲料水供給システムなどに不可欠である。

なかでも、原水から不純物を除去する手段として、逆浸透膜（ＲｅｖｅｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓ、Ｒ・Ｏとも呼ばれている）を利用した水処理システムは、医療施設や食品加工施設、さらには半導体の洗浄を行う工場など、高度な衛生管理が要求される施設において高い需要を得ている。この逆浸透膜とは、０．０００１〜０．０００５ミクロンという超微細孔を有する人工的な半透膜であり、水分子だけを選択的に透過させることができるものである。そのため、原水に含まれるダイオキシンや重金属、ウィルスといった非常に微細な不純物までも、高い除去率で除去することができ、極めて安全性の高い純水を作り出すことが可能である。

一方で、上記のような逆浸透膜を利用した水処理システムには、分離排除する物質によって、短時間のうちに膜表面に設けられた超微細孔を目詰まりさせてしまうという逆浸透膜の構造自体に由来する問題点とともに、以下のような問題が存在することが従来より知られている。

すなわち、逆浸透膜を利用した水処理システムは、原水水溶液に圧力をかけることによって、膜の持つ分離能力により無機物または有機物のほとんどが除かれた水（以下、透過水という）と、反対にそれらが濃縮された水（以下、濃縮水という）とに、分離する目的で使用されるが、この処理は膜に対して原水水溶液が加圧された状態においてのみ成立するものである。しかしながら、水処理システムは常に継続して稼動しているわけではなく、状況に応じて停止する場合があり、この停止によって当然膜の内外における加圧が解除される。この場合、膜内外の圧力差は０となり、加圧状態で分離された透過水と濃縮水との間で、比較的分子量の小さな物質の移動が起こる。これは、ＲＯクリープと呼ばれる現象で、水処理装置の運転停止後は、時間の経過とともに透過水の水質が低下し、運転再開直後に供給される水質が極めて劣化するという問題が生じる。

この現象については、数十年前から確認されていたが、この逆浸透膜という技術が基本的には海水淡水化プラントなど、継続的に運転利用される処理に用いられることが多かったため、大きな問題として取り上げられることは少なかった。すなわち、このような処理においては一旦機器が停止した後であっても、運転再開時には膜内に存在する水を初期のみ全部排水すれば済み、ＲＯクリープに対する対策を講じる必要性は乏しかった。

逆浸透膜の水処理システムにおけるＲＯクリープが問題視され、技術革新を余儀なくされるようになったのは、逆浸透膜による水処理装置を、常時運転―停止を繰り返すという、間欠的な運用が必要となったときである。これは、逆浸透膜の水処理システムを、本出願人が日本で初めて水自動販売機という形態に採用したときであり、このとき本出願人は、厚生省（当時）の指導により「原水としての水道水（又はそれに準じる水）を調理して販売する場合、機械内に取り込まれた原水は、機器内の調理器によって、その都度調理されなければならない。」と規定され、装置の間欠式運転を、構造的に義務化されたのであった。

つまり、従来からあった水処理システムは、この水自動販売機に適用された場合に、原水が水処理装置を通過することを「調理」と規定され、水処理装置自体は「調理器」として扱われたのであり、原水に事前調理を施し、透過水を貯留して販売するということが禁止されるとともに、一回の「調理」がおよそ数リットルと少量であり、調理終了とともに機器を一旦停止しなくてはならないという逆浸透膜にとっては極めて不利な運転状況を要求されたため、この間欠運転によって調理し供給される水の水質がＲＯクリープによって低下する、という大きな問題が顕在化したのであった。

そこで、逆浸透膜の水処理システムを利用した水自動販売機においては、従来よりこのＲＯクリープ現象を抑えるため、水を注水しない装置の停止時あるいは待機時においても装置を再稼動し、加圧および停止を間欠的に繰返し、装置内部に停留した透過水を循環させることによって透過水の水質低下を防止する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

この従来技術では、さらに下記に示す循環制御方法が開示されている。すなわち、(1) 原水を逆浸透膜に透過させ、透過水と濃縮水とに分離し、この透過水を注水すると共に、装置の停止時において再度これらの水を混合させ、逆浸透膜の取水側に配管再送し、又は配管再送した後に混合させ、当該混合水を逆浸透膜に対して透過させる方法である。(2) また、上記の方法を基本としつつ、循環する水の濃縮水濃度が高くなるのを防止すべく、分離された濃縮水のみ少量ずつ排水し、その分原水を供給するという方法である。

このように、濃縮水をそのまま排水せず、再度逆浸透膜の入水側に配管、再送し、線流速を上げ、逆浸透膜を透過させる水を確保するという制御方法は、以前よりよく行なわれてきた技術である。そして、この技術によって供給する透過水の水量を増加させたり、膜表面に付着・固着化しそうな物質を洗い落としたりすることにより、ＲＯクリープの対策を行ってきたのである。
特開２００２−１２６７３３号公報

しかしながら、上記(1) の方法は、装置の稼動時において、原水を透過分離させた後、更に装置の停止時おいても、透過水と濃縮水を混合した混合水を循環させ、幾度となく逆浸透膜を透過させるという方法であり、これによれば、逆浸透膜は、稼動時のみならず停止時においても繰り返し圧力を加えられた状態であるため、仮に循環動作を停止時において間欠的に行ったとしても、逆浸透膜の劣化は稼動時のみ利用する場合に比べて倍に近いスピードで進行し、膜自体の寿命を極めて短縮化してしまうことは明らかであった。

また、逆浸透膜を透過させるにあたっては、専用の加圧ポンプを稼動させる必要があるが、ポンプの性質上、ＯＮ−ＯＦＦの繰り返しは、各部へのダメージが大きく、ポンプの寿命も極めて短縮化させてしまう。しかも、スイッチングにおける電気エネルギーのロスも大きく、コスト面での問題もあった。さらに、この間欠運転によって、ポンプの稼動に伴う水温上昇が発生することにより、一般的に熱に弱いとされる逆浸透膜の劣化は一層進み、寿命がより短縮化されることとなっていた。

また上記(2) の方法では、一部原水の流入があるため、水温上昇を抑えることは可能となるが、反面、常に濃縮水の排水を余儀なくされ、原水を無駄に消費するため、経済的に有利な方法とは言えなかった。しかも、一部排水される濃縮水の代わりに供給される原水は、有機物・無機物を十分含んだ本来「分離されるべき水」であり、結果的には逆浸透膜を繰り返し透過利用していることには変わりなく、上記同様、膜の寿命の短縮化を招くことは明らかであった。

本発明は、このような従来技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、逆浸透膜を用いた複数の浄水手段を備えることにより、ＲＯクリープ対策をはじめ、極めて高い品質の透過水を供給できるとともに、逆浸透膜の高寿命化を実現し、電気エネルギーのロスおよび無駄な排水を生じさせない浄水装置及びその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、流路内の逆浸透膜を備えた浄水手段により原水から透過水と濃縮水とを分離生成し、そのうちの透過水を注水口より供給する浄水装置において、前記浄水手段は複数並列に設けられ、前記各浄水手段には、前記逆浸透膜と、この逆浸透膜に原水を取り入れる原水流路と、前記透過水を送る透過水流路と、前記濃縮水を排出する濃縮水流路とが、それぞれ設けられ、前記透過水流路は、前記透過水を外部に供給する供給流路と、前記透過水を他の浄水手段における前記逆浸透膜の原水側に供給する循環流路とを備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、流路内の逆浸透膜を備えた浄水手段により原水から透過水と濃縮水とを分離生成し、そのうちの透過水を注水口より所定量供給する浄水装置の制御方法において、前記浄水手段は複数並列に設けられ、前記少なくとも一つの浄水手段に原水が取水され、この浄水手段における逆浸透膜を透過した透過水が前記注水口より所定量が供給された後、待機状態にある他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記透過水が供給され、前記一つの浄水手段は、前記透過水が前記他の浄水手段における逆浸透膜内外に満たされた後に運転を停止し、再稼動時には、前記他の浄水手段が運転を開始することを特徴とする。

以上のような請求項１または３記載の発明では、逆浸透膜を有する浄水手段が複数並列に設けられ、一つの浄水手段を透過した透過水を待機中の他の浄水手段に供給し、他の浄水手段における逆浸透膜の内外に透過水が溜まった状態でポンプの動作を停止するとともに、再稼動時においては、透過水が溜まった他の浄水手段から運転を再開するため、従来の技術のようにポンプを間欠的に稼動させなくても、常に高品質の透過水を供給することができる。

また、ポンプを間欠的あるいは継続的に稼動する必要がないので、電力消費の軽減を図ることができる。さらに、機器の待機時に１つの浄水手段の逆浸透膜に対して水を幾度となく透過させるようなことがないため、膜自体の寿命の短縮化を防止することができる。さらに、透過水のみを他の浄水手段における逆浸透膜の取水側に送ることにより、透過水のみを循環させるため、循環する水の濃縮度が高くなるような場合がない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記濃縮水流路は、前記濃縮水を排水タンクに送る排水流路と、前記濃縮水を前記他の浄水手段における前記逆浸透膜の原水側に供給する濃縮水循環流路とを備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明を方法の観点から捉えたものであり、請求項３記載の発明において、待機状態にある前記他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記透過水が供給される前に、前記他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記濃縮水が供給されることを特徴とする。

以上のような請求項２または４記載の発明によれば、一つの浄水手段が稼動中に、待機状態にある他の浄水手段に濃縮水が送られることにより、待機中の膜表面に付着・固着化しそうな物質を、洗い落とすことができる。つまり、この状態においては、膜を透過させずに、すべて排水側に濃縮水を通過させるので、膜自体への余分な負担をかけずに、次回運転の準備運転が行なわれ、極めて効果的な運用となる。

このように、待機中の浄水手段において給水準備の第一段階として、稼動中の系統の濃縮排水を利用して、膜外側のみを洗浄することにより、待機中の逆浸透膜に付着あるいは固着した物質を洗い落とし、さらに第二段階として稼動中の系統から、透過水のみを膜内外に送水し、膜外側表面の洗い落としの仕上げとし、その上、膜中心部に滞留していた透過水も入れ替えることいよって、次回の稼動のための準備が万全となる。

以上説明したように、本発明によれば、逆浸透膜を用いた複数の浄水手段を備えることにより、ＲＯクリープ対策をはじめ、極めて高い品質の透過水を供給できるとともに、逆浸透膜の高寿命化を実現し、電気エネルギーのロスおよび無駄な排水を生じさせない浄水装置及びその制御方法を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態は、本発明の逆浸透膜を利用した水処理システムを、自動販売機に適用したもので、以下のような構成・作用・効果により、常に高品質の水を供給するシステムである。

なお、本発明は、逆浸透膜ろ過システムの構造上、運転状況において十分な圧力を必要とし、反面静圧状況においては、膜内外の分子量の小さな物質の移動という、構造的欠陥を補った、いわば逆浸透膜システム専用の発明であり、たとえろ過システムの当業者であっても、種々の従来技術から想到することは困難なものである。例えば、ＲＯ逆浸透膜ろ過方式ではないが、イオン交換法の欠点である、微生物・細菌類の繁殖を抑制する方法として、二つの並列したイオン交換筒を、相互に運転させる方法がある（特開平９−９４５６２）。しかし、かかる従来技術は、停止中のイオン交換筒内の滞留水を、殺菌する事を目的とした方法であり、本発明とは、目的・構造・改善される内容等全く異質なものである。本発明は、後述するように、システムを二系統に分け、一方の運転終了時に、別の一方について、次の運転開始の準備を完了しておくものであるが、システム内の圧力に関係する、ＲＯクリープ対策として、ＲＯ膜内外両側への透過水を封入するという画期的な方法であり、上記の従来技術とは本質的に異なる優れた発明である。

〔１．構成〕
まず、本実施形態の構成を説明する。本実施形態は、流路内に設けられた逆浸透膜により原水を透過水と濃縮水に分離生成し、生成した透過水を容器に給水して販売する水の自動販売機（以下、「本機」という）及びその制御方法に関するものである。本機は、図１の機能ブロック図に示すように、主として、複数の逆浸透膜ＲＯ（ここでは２系列）への水の供給流路に配設された加圧ポンプＰと、各流路に配設された複数の開閉弁ＳＶとを備え、この加圧ポンプＰ及び各開閉弁ＳＶ等は、図示しない制御装置によってその運転あるいは開閉が制御されている。本機は、このような加圧ポンプＰあるいは電磁弁である開閉弁ＳＶを制御装置によって運転制御することにより、逆浸透膜のための液流を常時発生させるように構成されている。

より具体的には、図１に示すように、水道水等の原水を供給する流路に、この原水の供給又は遮断を行う原水供給弁ＳＶ１と、原水から透過水及び濃縮水を生成する逆浸透膜ＲＯ側に原水を送り出す加圧ポンプＰとを備え、さらにその原水の供給先において２系統に分かれ、各系統に第１の逆浸透膜ＲＯ１と第２の逆浸透膜ＲＯ２とを備えるとともに、それぞれ取水側に開閉弁ＳＶ２１及びＳＶ２２を備える。以下、この第１の逆浸透膜ＲＯ１を含む系統を第１の系統とし、第２の逆浸透膜ＲＯ２を含む系統を第２の系統として説明する。

逆浸透膜ＲＯ１、ＲＯ２の出水側には、それぞれ透過水出口１１，１２と、濃縮水出口１３，１４が設けられている。この透過水出口１１，１２には透過水供給配管１５，１６が配設され、さらにこの透過水供給配管１５，１６は、透過水をボトルに供給するための透過水供給路１５ａ，１６ａと、膜を通過した透過水を逆浸透膜の取水側に循環させる透過水循環路１５ｂ，１６ｂとから構成されている。そして、この透過水供給路１５ａ，１６ａには透過水供給弁ＳＶ４１，ＳＶ４２が設けられ、透過水循環路１５ｂ，１６ｂには透過水循環弁ＳＶ５１，ＳＶ５２が設けられている。また、濃縮水出口１３，１４には、濃縮水を排水タンクに排水する濃縮水排出路１７，１８が設けられると共に、濃縮水排出弁ＳＶ３１、ＳＶ３２が設けられている。

また、図示はしないが、本機における注水口Ｓには、水を入れるボトルＢを装着するための装着部、装着部を保護するための扉、所定の場所以外は扉をロックするロック機構、各種操作ボタンスイッチ等を備えている。なお、この操作ボタンスイッチは、給水量の異なるボタンを複数用意し、ユーザが所望の給水量を選択できるように構成されている。

〔２．作用〕
次に、上記のような構成からなる本実施形態における水の自動販売機の作用について説明する。本機は、概略的には、次のような手順で作用する。すなわち、ユーザが本機にコイン等を挿入すると共に、持参したボトルＢを注水口Ｓの装着部にセットし、給水を要求する所定の操作ボタンスイッチを押すと（以下、これを「ユーザによる給水指示」という）、図示しない制御装置の作用により、第１の系統に原水が供給される。そして、この系統への供給が終了した際、第２の系統に対し、上記第１の系統から得られた透過水のみを短時間供給し、第２の系統における逆浸透膜ＲＯ２の内外をすべてを透過水で満たしてしてから、システムの運転を一旦停止させる。

次に、本機が再稼動する際は、逆浸透膜ＲＯ２の内外が透過水で満たされた第２の系統がまず稼動を開始する。このため、再稼動直後から品質の高い透過水が得られることとなる。以降、複数系統（本実施形態においては２系統）からなる逆浸透膜ＲＯを交互に運転し、システムの一時停止する場合には、他の逆浸透膜ＲＯ内外を透過水で満たしてから停止する。これにより、いかなる場合にも、システムが再稼動した際には逆浸透膜ＲＯ内外を透過水で満たした系統が再稼動するため、常に高品位な水質の水を供給することができるのである。

以下、さらに具体的な作用について、図１を参照して説明する。
(1) 採水時
ユーザによる給水指示がなされると、第１の系統への送水が開始される。すなわち、図示しない制御装置の作用により、原水供給弁ＳＶ１、第１の系統側の開閉弁ＳＶ２１、濃縮水排水弁ＳＶ３１、透過水供給弁ＳＶ４１がそれぞれ開いた状態となる。さらに、加圧ポンプＰが作動し、原水が所定の圧力を以って逆浸透膜ＲＯ１を透過することによって、透過水と濃縮水とに分離され、透過水は、透過水供給路１５ａを通ってボトル（容器）へ供給され、濃縮水は濃縮水排出路１７を通って、排水タンクＴに流入する。

(2) ボトル満水時（ＲＯクリープ用タイマー稼動開始）
透過水供給弁ＳＶ４１等の作用による定量供給により、ボトルＢへ一定量の透過水が供給され、ボトルＢが満水となると、制御装置の作用により、原水供給弁ＳＶ１、第１の系統側の開閉弁ＳＶ２１および濃縮水排出弁ＳＶ３１は開状態が保たれる一方で、透過水供給弁ＳＶ４１が閉状態となり、代わって第１の逆浸透膜ＲＯ１の透過水出口１１側に配設された透過水循環弁ＳＶ５１及び第２の逆浸透膜ＲＯ２の濃縮水出口１３側に設けられた濃縮水排出弁ＳＶ３１が開状態となる。この状態において、加圧ポンプＰは作動を継続し、第１の逆浸透膜ＲＯ１によって透過された透過水が透過水循環路１５ｂを通って、第２の系統へと供給される。この供給は、第２の系統において第２の逆浸透膜ＲＯ２内外がすべて透過水で満たされるまで継続される。

(3) 採水終了時（待機モード）
次に、第２の逆浸透膜ＲＯ２内外が透過水で満たされると、加圧ポンプＰは動作を停止し、原水供給弁ＳＶ１が閉となると共に、それに伴って他のすべての開閉弁が閉状態となり、本機は待機状態となる。

(4) 再採水時
次に、再稼動時について説明すると、上記同様、ユーザによる給水指示がなされると、今度は透過水で膜内外を満たされた第２の系統が稼動する。すなわち、原水供給弁ＳＶ１、開閉弁ＳＶ２２、透過水供給弁ＳＶ４２及び濃縮水排出弁ＳＶ３２が開状態となると共に、加圧ポンプＰが作動を再開し、第２の系統において、上記(1) で示したと同様の透過水の採水が開始する。

(5) ボトル再満水時（ＲＯクリープ用タイマー稼動開始）
透過水供給弁ＳＶ４２の作用により、ボトルへ一定量の透過水が供給され、ボトルが満水となると、制御装置によって、原水供給弁ＳＶ１、第２の系統側の開閉弁ＳＶ２２および濃縮水排水弁ＳＶ３２は開状態が保たれる一方で、透過水供給弁ＳＶ４２が閉状態となり、代わって第２の逆浸透膜ＲＯ２の出口側に配設された透過水循環弁ＳＶ５２と第１の逆浸透膜ＲＯ１の濃縮水出口１３側に設けられた濃縮水排出弁ＳＶ３１が開状態となる。この間、加圧ポンプＰは作動を継続し、透過水が現在稼動中以外のシステム、すなわち第１の系統に供給され、第１の逆浸透膜ＲＯの内外がすべて透過水で満たされるまで作業は継続する。

(6) 再採水終了時（待機モード）
第１の逆浸透膜ＲＯ１がすべて透過水で満たされたところで、加圧ポンプＰは停止し、原水供給弁ＳＶ１が閉状態となるに伴って、他のすべての開閉弁が閉状態となる。

〔３．効果〕
以上のように作用する本実施形態における水の自動販売機によれば、従来、ユーザによる給水指示がない状態、すなわち機器の停止あるいは待機状態において、単にＲＯクリープを解消するためだけに行なわれていた、透過水及び濃縮水の混合水を継続的又は間欠的に循環させる必要がなくなる。これにより、本実施形態は、以下のような効果を奏する。

(1) 無駄な電力消費がなくなる。
すなわち、従来の自動販売機においては、機器の待機状態において、専用の加圧ポンプを稼動させ混合水を間欠的に循環させることが必要であったが、このような場合、ポンプの性質上、スイッチのＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことは、電気エネルギーのロスも大きく、コスト面での問題もあった。しかしながら、本実施形態では、給水処理の終了後も他の系統への給水を継続し、他の系統における逆浸透膜ＲＯの内外に透過水が溜まった状態で加圧ポンプＰの動作を停止するため、ポンプを間欠的に稼動させるような必要がなく、電力消費の軽減となる。

(2) 無駄な捨て水がなくなる。
また、従来技術では、循環する水の濃縮水濃度が高くなるのを防止すべく、分離された濃縮水のみ少量ずつ排水し、その分原水を供給していたが、本実施形態では、透過水のみを他の系統の逆浸透膜ＲＯの取水側に送り、この透過水のみを循環させるため、循環する水の濃縮度が高くなるような場合がない。したがって、従来のように、濃縮水を排水し原水を供給するような必要がなく、無駄な捨て水がなくなる。

(3) 繰り返し膜を透過させることからくる、膜寿命の短縮化を防止できる。
また、本実施形態においては、逆浸透膜を有する配管を２系統用意し、１系統の稼動後の給水停止時に、他の系統に透過水が送出されるため、機器の待機時に１系統の逆浸透膜ＲＯに対して混合水を幾度となく透過させるようなことがなく、膜自体の寿命の短縮化を防止することができる。

(4) 繰り返し使用によるポンプの消耗と、寿命の短縮化を防止できる。
上記同様、ポンプの性質上、スイッチのＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことは、ポンプの機能を消耗させ、寿命を短縮化させるものであると共に、極度の部分消耗を発生させるものである。しかしながら、本実施形態においては、逆浸透膜ＲＯを有する配管を２系統用意し、１系統の稼動後における給水停止時に、他の系統に透過水を循環させることにより、ポンプに負荷を与えることがないため、ポンプの長寿命化を促進することができる。

以上のとおり、従来技術においては、電磁弁をはじめ、装置全体を継続的、間欠的に使用することから、機器全体の寿命も次第に短縮化する。しかしながら、上記の本実施形態よれば、逆浸透膜を有する配管を２系統用意し、１系統の稼動後における給水停止時に、他の系統に透過水を循環させるため、稼動と停止の繰返し等による機器への負荷も少なく、機器全体の長寿命化を図ることができるなど、そのメリットは計り知れない。

〔他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次に例示するような他の実施形態も含むものである。すなわち、通常の運転状態においては、例えば、第１の系統が稼動中、透過水は透過水供給配管１５を通ってボトルＢに給水される一方、濃縮水は濃縮水排出路１７を通って排水されているが、機器が停止あるいは待機状態つまりボトルＢへの給水を休止する以前において、透過水の給水をそのまま継続した状態で、濃縮水を排水させずに第２の系統に送水するように構成することも可能である。

具体的には、図２に示すように、第１の逆浸透膜ＲＯ１の濃縮水出口１３側では、濃縮水排出路１７ａに加えて、濃縮水循環弁ＳＶ６１を備えた濃縮水循環路１７ｂが設けられている。そして、この濃縮水循環路１７ｂは、透過水循環路１５ｂと同様、第２の系統における逆浸透膜の原水の取水側に取りつけられている。また、第２の逆浸透膜ＲＯ２においても同様に、濃縮水出口１４側に濃縮水排出路１８ａに加えて、濃縮水循環弁ＳＶ６２を備えた濃縮水循環路１８ｂが設けられ、この濃縮水循環路１８ｂは、透過水循環路１６ｂと同様、第１の系統における逆浸透膜ＲＯ１の原水の取水側に取りつけられている。

このような構成からなる実施形態では、上記本実施形態で示した(1) のボトル採水時と(2) のボトル満水時の間で作用するものである。すなわち、上述の通り(1) のボトル採水時では、原水供給弁ＳＶ１、開閉弁ＳＶ２１、透過水供給弁及び濃縮水排出弁が開状態となっているが、この状態において、ボトルが満水になる所定時間前において、図示しない制御装置の制御によって濃縮水排出弁ＳＶ３１を閉状態とすると共に、濃縮水循環弁ＳＶ６１を開状態とし、さらに、第２の系統における濃縮水排出弁ＳＶ３２を開状態として、待機中となっている第２の系統における逆浸透膜ＲＯ２の取水側に濃縮水を送水する。そして、この濃縮水は第２の逆浸透膜を透過することなく、膜表面に付着あるいは固着しそうな物質を含んで濃縮水配管を通って、排水タンクに停留する。

ボトルＢが満水状態となったら、原水供給弁ＳＶ１、第１の系統側の開閉弁ＳＶ２及び第２の逆浸透膜ＲＯ２の濃縮水出口１４側に設けられた濃縮水排出弁ＳＶ３２の開状態を保つ一方で、透過水供給弁ＳＶ４１および濃縮水循環弁ＳＶ６１を閉状態とし、代わって第１の逆浸透膜の出口側に配設された透過水循環弁ＳＶ５１を開状態とする。そして、上記本実施形態と同様、加圧ポンプＰの作動を継続し、第１の逆浸透膜ＲＯ１によって透過された透過水が透過水循環路１５ｂを通って、第２の系統へと供給される。そして、この供給は、第２の系統において第２の逆浸透膜ＲＯ２内外がすべて透過水で満たされるまで継続される。

以上のような、実施形態によれば、第１の系統が稼動中に、一時待機状態にある第２の系統に濃縮水が送られることにより、待機中の膜表面に付着・固着化しそうな物質を、洗い落とすことができる。つまり、この状態においては、膜を透過させずに、すべて排水側に濃縮水を通過させるので、膜自体への余分な負担をかけずに、次回運転の準備運転が行なわれ、極めて効果的な運用となる。

このように、待機中の系統において給水準備の第一段階として、稼動中の系統の濃縮排水を利用して、膜外側のみを洗浄することにより、待機中の逆浸透膜に付着あるいは固着した物質を洗い落とし、さらに第二段階として稼動中の系統から、透過水のみを膜内外に送水し、膜外側表面の洗い落としの仕上げとし、その上、膜中心部に滞留していた透過水も入れ替えることいよって、次回の稼動のための準備が万全となる。

また、上記実施形態においては、一方の系統の稼動時には、他方は系統は待機状態となっているが、本発明はこのような実施形態に限られるものではない。すなわち、一方の系統の稼動中に、他方の系統へも原水の給水を開始し、２系統を同時に稼動することも可能である。

この場合、透過水として供給できる水質は上記実施形態と同一であるばかりか、その透過水量、すなわち、ボトルに供給することのできる水量は２つの系統の合計量となる。また、同時に稼動する系統は上記実施形態のように２の系統に限られず、供給する水量等、目的に応じて、複数の系統から構成させることが可能であり、さらにそれらを複合的に組み合わせれば、その利便性は増す。

また、このように複数系統を併用して稼動させた形態の場合、機器を停止あるいは待機させる場合には、まず第１の系統を先に終了させ、その間、第２の系統には第１の系統から送られる透過水で満たすことにより終了させる。さらに第３の系統には第２の系統から送られる透過水で満たすことにより終了させ、以降、他方の系統を順に給水準備段階として終了させていき、最終的に全系統が給水準備段階となった状態で機器が休止状態となる。

なお、上記実施形態においては、逆浸透膜を含む系統について説明の便宜上、２系統からなる構成を例として示したが、本発明は、このような形態に限られるものでなく、上記作用を奏する限り、系統の数あるいは組み合わせは任意に変更可能である。例えば、図３に示すように、上記本実施形態において示した２系統を一つのユニットとして、そのユニットを複数設けて構成することも可能である。また、上記実施形態では、第１あるいは第２の系統と序列を設けて説明したが、これは説明の都合上便宜的に序列化したものであり、本来両系統に序列はなく、いずれの系統から機器を稼動させても、同様の作用効果を奏するものである。

また、上記実施形態における制御装置をインバータ制御とすることにより、系統の稼動の開始直後と、終了直前の運転を段階的に加速・減速することができ、機器全体における急激な開始・停止からくる制御系トラブルを回避することも可能である。つまり、ポンプ・圧力計・電磁弁等の各部材について、急加速・急停止、急加圧・急減圧の繰り返しから生じる多くの負担が軽減され、機器全体の消耗、各構成部材の消耗が減少され、更なる経済性が生み出されることとなる。

本発明の実施形態の構成を示す機能ブロック図。 本発明の他の実施形態の構成を示す機能ブロック図。 本発明の他の実施形態の構成を示す機能ブロック図。

符号の説明

１１，１２…透過水出口
１３，１４…濃縮水出口
１５，１６…透過水供給配管
１５ａ，１６ａ…透過水供給路
１５ｂ，１６ｂ…透過水循環路
１７，１８…濃縮水排出路
１７ｂ，１８ｂ…濃縮水循環路
Ｂ…ボトル
Ｐ…加圧ポンプ
ＲＯ１，ＲＯ２…逆浸透膜
Ｓ…注水口
ＳＶ１…原水供給弁
ＳＶ２１，ＳＶ２２…開閉弁
ＳＶ３１，ＳＶ３２…濃縮水排出弁
ＳＶ３１，ＳＶ３２…濃縮水排水弁
ＳＶ４１，ＳＶ４２…透過水供給弁
ＳＶ５１，ＳＶ５２…透過水循環弁
ＳＶ６１，ＳＶ６２…濃縮水循環弁
Ｔ…排水タンク

Claims (4)

1. 流路内の逆浸透膜を備えた浄水手段により原水から透過水と濃縮水とを分離生成し、そのうちの透過水を注水口より供給する浄水装置において、
   前記浄水手段は複数並列に設けられ、
   前記各浄水手段には、前記逆浸透膜と、この逆浸透膜に原水を取り入れる原水流路と、前記透過水を送る透過水流路と、前記濃縮水を排出する濃縮水流路とが、それぞれ設けられ、
   前記透過水流路は、前記透過水を外部に供給する供給流路と、前記透過水を他の浄水手段における前記逆浸透膜の原水側に供給する循環流路とを備えることを特徴とする浄水装置。
2. 前記濃縮水流路は、前記濃縮水を排水タンクに送る排水流路と、前記濃縮水を前記他の浄水手段における前記逆浸透膜の原水側に供給する濃縮水循環流路とを備えることを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
3. 流路内の逆浸透膜を備えた浄水手段により原水から透過水と濃縮水とを分離生成し、そのうちの透過水を注水口より所定量供給する浄水装置の制御方法において、
   前記浄水手段は複数並列に設けられ、
   前記少なくとも一つの浄水手段に原水が取水され、この浄水手段における逆浸透膜を透過した透過水が前記注水口より所定量が供給された後、待機状態にある他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記透過水が供給され、
   前記一つの浄水手段は、前記透過水が前記他の浄水手段における逆浸透膜内外に満たされた後に運転を停止し、
   再稼動時には、前記他の浄水手段が運転を開始することを特徴とする浄水装置の制御方法。
4. 待機状態にある前記他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記透過水が供給される前に、前記他の浄水手段における逆浸透膜の原水側に、前記一つの浄水手段から前記濃縮水が供給されることを特徴とする請求項３記載の浄水装置の制御方法。

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