JP2007125493A - 浄水装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機器及び各部品類に対する多大なストレスを軽減させ、ひいては各部のみならず、機器全体の寿命を延ばすことによって、経済性を増すことができる浄水装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】原水供給路１１に密閉式のバッファタンクＢＴを接続する。バッファタンクＢＴと逆浸透膜ＲＯとの間の混合水供給路（兼原水供給路）１２にポンプＰを設ける。バッファタンクＢＴ内に酸化チタンを塗布し、ＵＶ紫外線殺菌灯を内蔵する。バッファタンクＢＴの外部に、金属製フィンが取り付けられ、冷却装置Ｃが備えられている。逆浸透膜ＲＯには、膜を通過した透過水を逆浸透膜の取水側に循環させるように、バッファタンクＢＴに接続された透過水循環路２２ｂ、濃縮水を逆浸透膜ＲＯの取水側に循環させるように、バッファタンクＢＴに接続された濃縮水循環路３２ｂが設けられている。
【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浄水方法に係り、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及びその制御方法に関する。

近年、海水淡水化装置として開発された逆浸透膜（ＲｅｖｅｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓ、ＲＯとも呼ばれている）による浄水法は、技術開発の進歩に伴い、多岐にわたる利用方法がとられるようになってきた。例えば、医療施設や食品加工施設、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のみならず、現在、普及しつつある飲料水の販売機においても、高品質で安全な浄水を提供できるものとして、活用されている。

逆浸透膜は、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。このため、原水に溶解してい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。

ところで、従来の逆浸透膜による浄水法では、供給された原水をその都度浄化して、濃縮水は廃棄し、透過水だけを吐水供給するという単純ろ過方法をとっていた。また、濃縮排水の一部、もしくは、透過水の一部を原水側に循環させ、「線流束」を増加させる方法によって、逆浸透膜の性能を向上させるという方法もとられていたが、これは運転中の改善方法であり、浄化システム休止中における水質改善方法ではなかった。

その結果、以下のような不都合が生じていた。
(ａ)逆浸透膜システムを一旦停止させると、再起動時の初期において、透過水にＲＯクリープと呼ばれる水質悪化が生じていた。
(ｂ)ＲＯクリープによる初期水質悪化を改善するために、初動運転において「捨て水」が必要となるので、水質が改善されるまで、透過水を供給せず、廃棄するオペレーションがとられ、結果的に所定水質の透過水の供給を遅らせることとなり、顧客満足度に問題が発生した。

このＲＯクリープといわれる現象は、膜の内外において圧力が平衛状態となった時、イオン領域での物質移動が原因で発生するといわれている。この現象によって、逆浸透膜により透過された浄水側に、濃縮排水が移動し、透過された水質の悪化という事態が生じることになる。

そこで、出願人は機器運転により、原水から分離製造される「透過水」と「濃縮水」を、浄水の供給休止中においても、閉鎖配管により原水側に循環させる以下の装置を、ＲＯクリープ対策として開発した。これは、下記の装置により、原水を逆浸透膜に透過させ、透過水と濃縮水とに分離し、この透過水を供給すると共に、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。

平成１２年１０月１３日、株式会社環境向学設計申請完了
株式会社寺岡岩手製作所製造
形式：ＡＳＤＷＳ−６ＴＥＣＮ−２
（平成１２年１０月２５日、東京都生活衛生局食品保健課 係長 渋谷 剛 氏を経由し、厚生省へ申請、同省にて規格基準適合の了解を得る。東京都の食品監視課規格基準係から、平成１４年８月１２日に、各保健所 食品衛生担当者に対する事務連絡があり、その中に、水自動販売機の規格基準に適合している型式として、上記形式が列挙されている。）

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もある。

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、以前より行なわれてきた技術である。そして、この技術によって、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、膜寿命の長寿命化に寄与してきた。

なお、透過水と濃縮水とを再循環させる装置において、循環・停止を繰り返すという方法が、下記の特許文献１に開示されている。これは、透過水と濃縮水を再循環させる上記の従来技術と比べて、新たな構造上の特徴もなく、単に運転と停止を繰り返すというものに過ぎず、当業者のみならず一般人の工夫で実現できるような周知慣用技術である。このことは、水処理装置において、循環・停止を繰り返す技術が、特許文献２にも記載されていることからも明らかである。
特許第３４２０２０２号公報 特開平７−１３６４６８号公報

さらに、上記のように循環停止を繰り返す従来技術には、次のような問題があった。
（１）循環と停止を繰り返すため、ポンプ各部に断続運転による金属疲労が現れ、漏水を引きおこしたり、寿命の短縮化を招いた。
（２）瞬時の高圧と急停止を繰り返すため、逆浸透膜をはじめ、逆浸透膜の収納容器（通称：ベッセル）、配管、継手、機器同士の接合部、圧力計、電磁弁などに、寿命短縮の影響が出た。
（３）透過水・濃縮水を短時間にしかも断続的に単純循環させる方法は、ポンプからの発熱を循環水に転写させることとなり、水温上昇を促し、熱に弱い逆浸透膜に多大な悪影響を与えることとなる。

そもそも、逆浸透膜技術は、連続的な注水運転をもって、浄化された高品質の水を得ることが出来る仕組みであり、循環と停止のためにＯＮ―ＯＦＦを断続的に繰り返すことは、全ての部品に対し、物理的に極めて不利に働く。当然の結果として、各部品の寿命短縮化から引き起こる交換頻度の増加につながり、経済性も損なわれる結果を引き起こすため、極めて稀な例を見るに過ぎなかった。

また、断続的にしかも頻繁にＯＮ−ＯＦＦをくりかえす動作によって、一時的に過度な圧力が各部にかかり、漏水を引き起こし、重大な事故に繋がりかねないことも懸念されている。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、その主たる目的は、安全で品質の高い水を、常時しかも瞬時に供給することによって、顧客の心理的ストレスを排除するとともに、機器及び各部品類に対する多大なストレスをも軽減させ、ひいては各部のみならず、機器全体の寿命を延ばし、経済性を増すことができる浄水装置及びその制御方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、消費電力の低減が図れ、さらなる経済性を生む浄水装置及びその方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、逆浸透膜に加えて、格段に菌類への安全性が向上する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の発明は、逆浸透膜を備えた浄水手段により、原水供給路を介して供給された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透過水供給路を介して供給する浄水装置において、前記原水供給路には、原水が経由するバッファタンクと、原水を前記浄水手段へ送り出すポンプとが設けられ、前記浄水手段には、透過水を前記バッファタンクに還流させることにより逆浸透膜に透過水を循環させる透過水循環路と、濃縮水を前記バッファタンクに還流させることにより逆浸透膜に濃縮水を循環させる濃縮水循環路とが接続され、前記バッファタンクには、冷却手段が設けられていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１の発明を方法の観点から捉えたものであり、逆浸透膜を備えた浄水手段により、原水供給路を介して供給された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透過水供給路を介して供給する浄水装置の制御方法において、透過水の供給時に、原水供給路に設けられたバッファタンクを経由させた原水を、ポンプにより浄水手段へ送り出し、透過水の供給休止時に、浄水手段に接続された透過水循環路により、前記バッファタンクに透過水を還流させて逆浸透膜に循環させるとともに、浄水手段に接続された濃縮水循環路により、前記バッファタンクに濃縮水を還流させて逆浸透膜に循環させ、前記バッファタンク内の水を冷却装置により冷却することを特徴とする。

以上のような請求項１または７の発明では、透過水の供給停止時において、透過水と濃縮水を原水側に循環させることにより、ＲＯクリープによる水質悪化を防ぐとともに、バッファタンクにおいて合流水を冷却することにより、水温の上昇を抑えて、逆浸透膜及び各部の長寿命化を実現できる。

請求項２の発明は、請求項１の浄水装置において、透過水の供給休止時に、前記ポンプを、水質劣化が生じないように継続的に作動させることにより、前記逆浸透膜へ透過水及び濃縮水を常時循環させることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項２の発明を方法の観点から捉えたものであり、請求項７の浄水装置の制御方法において、透過水の供給休止時に、水質劣化が生じない程度にポンプを継続的に作動させることを特徴とする。

以上のような請求項２または８の発明によれば、逆浸透膜へ透過水及び濃縮水を常時循環させる際に、ポンプの作動状況を水質劣化が生じない最低限のものに抑えることにより、消費電力を低減できるので、経済性に優れる。

請求項３の発明は、請求項１の浄水装置において、前記バッファタンクには、内部の水の殺菌手段が設けられていることを特徴とする。
以上のような請求項３の発明では、バッファタンク内で合流する水が、殺菌手段により殺菌されるため、単に逆浸透膜内を循環させる場合に比べて、衛生的に優れている。

請求項４の発明は、請求項３の浄水装置において、前記殺菌手段は、紫外線照射装置であり、前記バッファタンクの内部には、水との接触部分に酸化チタンが用いられていることを特徴とする。
以上のような請求項４の発明では、紫外線照射によって、有機物を分解できるため、塩素等で対応できない微生物にも対応できる。つまり、逆浸透膜にとって致命的な欠点となる膜入口部分の微生物による閉塞を、未然に防ぐことが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の浄水装置において、前記バッファタンクは、密閉型であることを特徴とする。
以上のような請求項５の発明では、バッファタンクが密閉型であるため、流入空気による汚染が防止される。

請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の浄水装置において、前記バッファタンクは、開放型であることを特徴とする。
以上のような請求項６の発明では、バッファタンクが開放型であるため、タンク内圧力の変動が吸収され、機器システムの故障時、例えば、電磁弁の異常時やウォーターハンマー時などにおけるタンク自体の破壊が防止される。

以上説明したように、本発明によれば、安全で品質の高い水を、常時しかも瞬時に供給することによって、顧客の心理的ストレスを排除するとともに、機器及び各部品類に対する多大なストレスをも軽減させ、ひいては各部のみならず、機器全体の寿命を延ばし、経済性を増すことが可能な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。
［実施形態の概要］
本実施形態は、図１に示すように、流路内に設けられた逆浸透膜ＲＯ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り、以下のような点に特徴を有している。
（１）逆浸透膜用のポンプＰの前に、バッファタンクＢＴを設置した
（２）給水休止時には、逆浸透膜に対して常時循環状態とし、循環の「動作と停止」を繰り返さない
（３）バッファタンクＢＴに冷却機能を持たせ、水温を上昇させない構造とした
（４）供給原水中に存在する可能性のある微生物を分解し、逆浸透膜ＲＯの入り口部分を閉塞させない構造とした

［実施形態の構成］
［全体構成］
まず、本実施形態の構成を説明する。本機は、図１に示すように、主として、浄水手段である逆浸透膜ＲＯへの水の供給流路に配設されたポンプＰと、各流路に配設された複数の電磁弁である開閉弁ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ６）とを備え、このポンプ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、このようなポンプＰあるいは開閉弁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発生させるように構成されている。

［各部の構成］
より具体的には、図１に示すように、水道水等の原水を逆浸透膜ＲＯに供給する原水供給路１１は、原水の供給又は遮断を行う原水供給弁ＳＶ１、機器が待機状態のときに混入物を取除くマイクロフィルタＭＦ、カーボンフィルタＣＦを備え、密閉式のバッファタンクＢＴに接続されている。そして、バッファタンクＢＴと逆浸透膜ＲＯとの間の混合水供給路（兼原水供給路）１２には、原水を送り出すポンプＰが設けられている。なお、原水供給路１１におけるマイクロフィルタＭＦとカーボンフィルタＣＦとの間には、後述する透過水供給路２２ａに合流するバイパス回路４０が接続されている。

バッファタンクＢＴは、チタン等の構成物質が水に溶出しない金属類で構成されている。原水からは、クリプトスポルジュームと呼ばれる原虫や、殺菌用塩素に耐性のあるメチロバクテリウムと呼ばれる微生物などの混入も予測されるため、バッファタンクＢＴ内の内側部分は、紫外線等の照射によって、有機物を分解できる酸化チタン等が塗布された構造とする。酸化チタンを金属表面に固着させるにはバインダー等が必要であり、バインダーからの人体影響物質の溶出も懸念されるため、水に溶出しない性質の樹脂等に練りこみ、板状に整形し、バッファタンクＢＴ内に複数設置する構造とすることもできる。そして、バッファタンクＢＴの内部は、酸化チタンの有機物分解効果を効率よく発揮させるため、紫外線殺菌灯を内蔵した構造となっている。

バッファタンクＢＴの外部は、チタン等の金属製フィン等が取り付けられているか若しくは放熱に適した凹凸状を呈していることにより、ポンプＰの循環動作で加温された水を自然放熱する機能が付加されている。さらに、バッファタンクＢＴには、冷却装置Ｃが備えられ、温度検出センサーによって検出される水温が、タンクからの自然放熱では処理しきれない状況（後述する制御装置等にあらかじめ設定された一定温度より上）になったときに、自動的に冷却機能が働く構造となっている。なお、バッファタンクＢＴには、内部の圧力上昇に応じて作動する自動空気抜弁Ｖが設置されている。

逆浸透膜ＲＯの出水側には、透過水出口２１と、濃縮水出口３１が設けられている。この透過水出口２１には、透過水供給配管２２が接続されている。この透過水供給配管２２は、透過水をボトルに供給するための透過水供給路２２ａと、逆浸透膜ＲＯを通過した透過水を逆浸透膜ＲＯの取水側に循環させるように、バッファタンクＢＴに接続された透過水循環路２２ｂ、透過水を排水タンクに排水させる透過水排水路２２ｃに分岐している。透過水供給路２２ａには透過水供給弁ＳＶ３が設けられ、透過水循環路２２ｂには透過水循環弁ＳＶ５が設けられ、透過水排水路２２ｃには透過水排水弁ＳＶ４が設けられている。

一方、濃縮水出口３１には、濃縮水排水管３２が接続されている。この濃縮水排水管３２は、濃縮水を排水タンクに排水させる濃縮水排水路３２ａと、濃縮水を逆浸透膜ＲＯの取水側に循環させるように、バッファタンクＢＴに接続された濃縮水循環路３２ｂとに分岐している。濃縮水排水路３２ａには濃縮水排出弁ＳＶ２が設けられ、濃縮水循環路３２ｂには濃縮水循環弁ＳＶ６が設けられている。

また、制御装置に接続される計測器として、原水供給路１１には、圧力計ＰＩ、積算指示流量計ＦＩＱ、低圧警報スイッチＬＰＳが設けられ、混合水供給路１２には、圧力計ＰＩ、高圧警報スイッチＨＰＳが設けられている。濃縮水排水管３２には、サンプルの採取部Ｓが設けられ、水質を分析、数値化して制御装置に入力可能に構成されている。これにより、制御装置は、検出水圧、待機循環時間（内蔵タイマによる）、水温上昇（バッファタンク内温度検出器による）、水質の劣化状況等に合わせて、各部を制御することにより、水量、水圧を変化させることができる。

但し、本実施形態では、後述する実験で示すように、導電率で判定できる水質が、所定の値以下となるようなポンプＰの周波数のうち、最も低い値が維持されるようにインバータ制御することにより、消費電力を抑えることが考えられる。なお、図中、Ｙ型ストレーナ、逆止弁付ストップ弁、ストップ弁、ボール弁、ニードル弁、定流量弁、逆止弁等は、一般的なものであり、説明を省略する。

［実施形態の作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。本機は、概略的には、次のような手順で動作する。
（１）原水はポンプＰの前段階でバッファタンクＢＴを経由した後、逆浸透膜ＲＯに供給される。
（２）顧客への水供給（販売）時は、逆浸透膜ＲＯに供給された原水が透過水と濃縮水に分離され、透過水は吐水から顧客へ供給され、濃縮水のほとんどは廃棄される。
（３）顧客への供給停止時には、逆浸透膜ＲＯを通過した透過水と濃縮水の両方を、バッファタンクＢＴに戻し、戻された水は、ポンプＰによって、再度逆浸透膜ＲＯへ送られる。この循環動作を停止しないで行う。

但し、単に常時循環動作をするのであれば、循環・停止を繰り返す場合と同様に、水温の上昇が生じる。そこで、本機では、以下のような動作を行う。

［水供給時］
まず、顧客の求めに応じて水を供給する場合、供給源から供給された原水は、マイクロフィルタＭＦ、カーボンフィルタＣＦを経由して混入物が除去された後、バッファタンクＢＴに入り、ポンプＰによって逆浸透膜ＲＯに送り出される。当初は、透過水排水弁ＳＶ４を一時的に開とすることにより、既に逆浸透膜ＲＯ内に残留していた既透過水が、厚生労働省の定める規格基準に則って排水される。そして、逆浸透膜ＲＯにおいて分離され不純物を除去された浄水は、透過水供給弁ＳＶ３を経由して、顧客のボトル等に供給される。

一方、逆浸透膜ＲＯにおいて分離され濃縮された汚水は、濃縮水排水弁ＳＶ２を経由して排水される。このように、顧客の求めに応じて透過水が供給されるときは、濃縮水はほとんどが廃棄されるが、その一部は濃縮水循環弁ＳＶ６を経由して循環し、バッファタンクＢＴにおいて原水と合流することで、「線流束」の増加を促す。また、バッファタンクＢＴには、供給された水に見合う量（透過水と濃縮排水の合計）の原水が供給される。

さらに、バッファタンクＢＴを通過する水は、金属製フィン等の自然放熱構造により、冷却されることによって、水温の上昇が防止される。なお、温度検出センサーによって検出される水温が、タンクからの自然放熱では処理しきれない状況になったときには、冷却装置Ｃが作動して、強制冷却が行われる。そして、バッファタンクＢＴ内の水は、紫外線殺菌灯から照射される紫外線と、紫外線に効率良く反応する酸化チタンとにより、効率良く殺菌される。

［供給休止時(低速循環状態）］
次に、顧客への水の供給がない場合、濃縮水排水弁ＳＶ２、透過水供給弁ＳＶ３、透過水排水弁ＳＶ４を閉とすることにより、逆浸透膜ＲＯを通過した透過水は、透過水循環弁ＳＶ５を経由して、バッファタンクＢＴに戻って循環する。また、上記のように、濃縮水の一部もバッファタンクＢＴに戻って循環する。この状態は、ポンプＰにより、透過水・濃縮水を逆浸透膜ＲＯに常に循環させている状態であり、『低速循環状態』と呼ぶ。

このように、顧客の求めが無く、機器が待機状態となったとき、循環動作と循環停止を繰り返すこと無く、常に循環動作させる低速循環状態においては、ポンプＰを作動させる電流値を変化させ、循環水量・循環水圧を制御する。つまり、ポンプＰの周波数を下げ、水質が急激な変化傾向を示す限界近くの周波数で常時運転とし、発熱量を限界まで低減し、経済性も考慮した運転状況とする。具体的には、導電率が急激に上昇する前の周波数のうち、最低の周波数で運転する。

また、循環動作時においても、バッファタンクＢＴにおいて、上記の自然放熱若しくは強制冷却が行われるため、水温の上昇が防止される。同時に、紫外線殺菌灯による殺菌も行われる。さらに、マイクロフィルタＭＦにより混入物を取り除き、溶解塩素は残留したままの水を、バイパス回路４０を介して一定時間毎に供給し、吐水口から排出させることにより、逆浸透膜ＲＯの透過水出口２１側と濃縮水出口３１側の吐水口は、塩素による化学的殺菌と水流による付着物流下という２種類の方法により、衛生状態が保持される。

［再供給時（高速調理状態）］
上記のような低速循環状態から、顧客の求めに応じて、再び水の供給動作に移行すると、ポンプＰを全速作動し、逆浸透膜ＲＯ内の圧力を上昇させることにより、『高速調理状態』へと移行する。この時点においては、一定秒数の間、濃縮水排水弁ＳＶ２、透過水供給弁ＳＶ３、透過水排水弁ＳＶ４を閉としたままの状態で、逆浸透膜ＲＯへの内圧を高め、新しい透過水の水質向上に寄与する。

そして、透過水排水弁ＳＶ４を一時的に開とすることにより、不純物を除去され、一時的に逆浸透膜ＲＯ内に滞留していた既浄化水が、厚生労働省の規格基準に則り排水される。このような既浄化水の排水の後、透過水排水弁ＳＶ４を閉、濃縮水排水弁ＳＶ２、透過水供給弁ＳＶ３を開とすると、新たに逆浸透膜ＲＯにおいて分離され不純物を除去して高い水質となった透過水は、顧客へ供給される。透過水供給中、濃縮排水は濃縮水排水弁ＳＶ−２を通過して、排水される。この時、濃縮水循環弁ＳＶ６も開とし、濃縮水の一部が原水側に循環する。バッファタンクＢＴには、供給された水に見合う量の原水が供給される。

［実施形態の効果］
以上のように作用する本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）逆浸透膜の長寿命化
供給時においても供給休止時においても、原水や循環水がバッファタンクＢＴにおいて冷却されるので、ポンプＰによる水温の上昇を抑え、熱に弱い逆浸透膜ＲＯへの影響を防ぐことができる。特に、供給休止時には、逆浸透膜ＲＯに透過水・濃縮水を常時循環させることにより、断続的に且つ頻繁に循環と停止を繰り返す場合のような過度の圧力が膜に加わることが防止される。従って、膜寿命が延びて、交換頻度が低減され、経済性に優れている。

（２）各部の長寿命化
上記の効果は、逆浸透膜ＲＯ自体には限られない。一定水温を維持しながら常時循環させることにより、ポンプＰの断続運転による金属疲労、漏水等が防止され、長寿命化を実現できる。逆浸透膜ＲＯの収納容器（ベッセル）、配管、継手、機器同士の接合部、圧力計、電磁弁などにおいても、瞬時の運転開始と停止の繰り返しによる過度の圧力を受けないので、長寿命化が可能となる。

（３）消費電力の低減
また、給水の休止時には、ポンプＰを常時運転させるが、その場合に、水質が低下しない最低限の周波数で運転させることにより、電力消費の軽減を図ることができる。

（４）安全性の確保
バッファタンクＢＴ内の水が殺菌されるので、衛生的に優れるとともに、循環時に、溶解塩素の残留した水を逆浸透膜ＲＯを経由せずバイパス回路４０にて吐水口に供給することにより、吐水口の衛生状態が保持される。さらに、バッファタンクＢＴを密閉式とすることにより、外気の流入による汚染が防止される。

［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い。例えば、循環異常や供給異常によって、バッファタンクＢＴ内圧力が異常に高低する場合で、タンク自体が破壊される可能性を想定して、図２に示すように、バッファタンクＢＴを開放型としてもよい。図中ＵＶは紫外線殺菌灯、Ｃは冷却装置であり、基本的には上記の密閉型のバッファタンクＢＴと同様の作用効果を奏する。但し、開放型の場合は、流入空気による汚染が懸念されるので、エアフィルタＦを付加した構造とする。また、開放型の場合は、水量調節を可能とする構造としてもよく、そのために、レベルセンサー（ＨＨ，Ｈ，Ｌ，ＬＬ）を付加した構造とする。

また、循環時のポンプＰの制御も、後述するような実験等により、あらかじめ得られたデータ値に基づいて、デフォルトで最適な周波数を設定し、これにより循環動作させることも可能である。また、水圧が、水質低下が生じない最低の値となるように、ポンプＰを制御してもよい。

［実験］
［目的］
上記のような原因で発生するＲＯクリープについて、各種の条件設定を変化させ、ＲＯクリープによる水質変化過程を観察することにより、ＲＯクリープを最小値に抑える方法を検証する。まず、実験１は、停止時間の長さと、稼動後に水質改善するまでの長さとの関係を調べ、停止時間が長いほど水質改善までに時間がかかり、停止時間が短いほど水質改善までの時間が短いことを示すものである。実験２、実験３は、上記実施形態における循環動作時のポンプ周波数として、最適なものを決定する基準を明確に示すものである。

［方法］
［実験１］
逆浸透膜浄水装置について、装置を一定時間停止した後、再び稼動させ、経過時間に伴う導電率の変化を記録した。
［実験２］
ポンプ用モータのインバーター周波数を変化させ、水圧、導電率、透過水量及びポンプ電流値の変化を記録した。
［実験３］
ポンプ用モータのインバーター周波数を変化させ、水圧と透過水量の変化を記録した。

［実験用機材］
環境向学設計による従来型の逆浸透膜ＲＯ浄水装置（インバーター・圧力計・流量計・導電率計、装着機）、導電率値計測用ビデオカメラ

［実験１の手順］
まず、装置を所定時間（本装置の場合、およそ１０分間）作動させることにより、装置を通常運行状況におく。そして、装置を５分間停止させ、その後、５分間再稼動させ、装置を停止させた。その際に、ビデオカメラにて導電率計を撮影して導電率の変動を記録した。次に、装置を１０分間停止させた後、５分間稼動、１５分間停止させた後、５分間稼動、２０分間停止させた後、５分間稼動、２５分間停止させた後、５分間稼動、３０分間停止させた後、５分間稼動させて、それぞれ５分間運転時に導電率計をビデオカメラにて撮影して、導電率の変動を記録した。かかる方法によって、装置停止時間の長さによるＲＯクリープ値の変化と、再稼動を始めてからの運転時間の時間経過によるＲＯクリープ値の変化を読み取った。

［実験２の手順］
まず、装置を所定時間（およそ１０分間程度）作動させることにより、装置を通常運行状況におく。その後、５分間運転した後、５分間停止させた後再び５分間運転し、その際に、ビデオカメラにて導電率計を撮影して導電率、水圧、透過水量、ポンプ電流値の変動を記録した。そして、ポンプ周波数を６ずつ減少させて設定しなおし、５分間運転し、導電率、水圧、透過水量、ポンプ電流値の変化を撮影し、周波数を減少させていくと、導電率、水圧、透過水量、ポンプ電流値がどのように変化していくかを記録した。

［実験３の手順］
まず、装置を所定時間（およそ１０分間程度）作動させることにより、装置を通常運行状況におく。その後、５分間運転した後、５分間停止させた後再び５分間運転し、その際に、ビデオカメラにて導電率計を撮影して導電率、水圧の変動を記録した。そして、ポンプ周波数を３ずつ減少させて設定しなおし、５分間運転し、導電率、水圧の変化を撮影し、周波数を減少させていくと、導電率、水圧がどのように変化していくかを記録した。

［実験１の結果］
実験１の結果、得られた数値データを図３〜図５に示し、これをグラフ化したものを図６に示す。この結果から明らかな通り、停止時間が長いほど水質改善までに時間がかかり、停止時間が短いほど水質改善までの時間が短い。これは、従来技術のように、運転と停止を短時間に繰り返せば、ある程度の水質低下は抑えられるが、本実施形態のように、継続的に運転を続ければ、水質の低下をより完全に抑えられることを示している。また、運転停止を繰り返す方法においては、結果からも明らかなように、停止時間の長短とは別に約１２０秒以上の再運転がなければ、良質な水質まで戻らない。

［実験２，３の結果］
実験２の結果、得られた数値データを図７に示し、これをグラフ化したものを図８、図９に示す。また、実験３の結果、得られた数値データを図１０に示し、これをグラフ化したものを図１１に示す。上記の方法により、ポンプＰの周波数を下げてゆくと、水圧・水量が減少し始め、結果的に導電率は上昇を始め、透過水質は徐々に悪化を始めることがわかる。従って、水質悪化が急激に増加を始めるポイントを特定し、機器の制御から導かれる水質と経済性との、合理的クロスポイントを求めることができる。例えば、図８、図９及び図１１から、導電率を１．５０ｍｓ／ｍ以下に抑えたい場合には、ポンプＰの周波数を２６Ｈｚまで低下させることができる。また、導電率を１．２０ｍｓ／ｍ以下に抑えたい場合には、ポンプＰの周波数を３２Ｈｚ、電流値を１．１０Ａまで低下させることができる。なお、本発明は、これらの実験結果に示されたいかなる値による制御も選択できるものとする。

本発明の実施形態の概略構成を示す配管図である。 本発明の他の実施形態の概略構成を示す配管図である。 実験１の数値データを示す図である。 実験１の数値データを示す図である。 実験１の数値データを示す図である。 実験１の数値データをグラフ化した図である。 実験２の数値データを示す図である。 実験２の数値データをグラフ化した図である。 実験２の数値データをグラフ化した図である。 実験３の数値データを示す図である。 実験３の数値データをグラフ化した図である。

符号の説明

１１…原水供給路
１２…混合水供給路
２１…透過水出口
２２…透過水供給配管
２２ａ…透過水供給路
２２ｂ…透過水循環路
２２ｃ…透過水排水路
３１…濃縮水出口
３２…濃縮水排水管
３２ａ…濃縮水排水路
３２ｂ…濃縮水循環路
Ｐ…ポンプ
ＢＴ…バッファタンク
ＲＯ…逆浸透膜

Claims (8)

1. 逆浸透膜を備えた浄水手段により、原水供給路を介して供給された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透過水供給路を介して供給する浄水装置において、
   前記原水供給路には、原水が経由するバッファタンクと、原水を前記浄水手段へ送り出すポンプとが設けられ、
   前記浄水手段には、透過水を前記バッファタンクに還流させることにより逆浸透膜に透過水を循環させる透過水循環路と、濃縮水を前記バッファタンクに還流させることにより逆浸透膜に濃縮水を循環させる濃縮水循環路とが接続され、
   前記バッファタンクには、冷却手段が設けられていることを特徴とする浄水装置。
2. 透過水の供給休止時に、前記ポンプを、水質劣化が生じないように継続的に作動させることにより、前記逆浸透膜へ透過水及び濃縮水を常時循環させることを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
3. 前記バッファタンクには、内部の水の殺菌手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の浄水装置。
4. 前記殺菌手段は、紫外線照射装置であり、
   前記バッファタンクの内部には、水との接触部分に酸化チタンが用いられていることを特徴とする請求項３記載の浄水装置。
5. 前記バッファタンクは、密閉型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水装置。
6. 前記バッファタンクは、開放型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄水装置。
7. 逆浸透膜を備えた浄水手段により、原水供給路を介して供給された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透過水供給路を介して供給する浄水装置の制御方法において、
   透過水の供給時に、
   原水供給路に設けられたバッファタンクを経由させた原水を、ポンプにより浄水手段へ送り出し、
   透過水の供給休止時に、
   浄水手段に接続された透過水循環路により、バッファタンクに透過水を還流させて逆浸透膜に循環させるとともに、浄水手段に接続された濃縮水循環路により、前記バッファタンクに濃縮水を還流させて逆浸透膜に循環させ、前記バッファタンク内の水を冷却手段により冷却することを特徴とする浄水装置の制御方法。
8. 透過水の供給休止時に、水質劣化が生じない程度にポンプを継続的に作動させることを特徴とする浄水装置の制御方法。

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