JP2010058011A

JP2010058011A - 純水製造装置

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Publication number: JP2010058011A
Application number: JP2008224108A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Arimitsu; 保幸有光
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-01
Also published as: JP4978591B2

Abstract

【課題】水温や背圧の変動にかかわらず常に一定の通水量に自動調整することができる純水製造装置を提供する。
【解決手段】一対の電極間に形成された脱塩室２ａに被処理水を流入させる脱塩室流入ライン３と、濃縮室２ｂに被処理水を流入させる濃縮室流入ライン５と、脱塩室流入ライン３および濃縮室流入ライン５に被処理水を供給する給水ポンプ１４と、脱塩室２ａにおいてイオンが除去された処理水が流出する処理水流出ライン４と、濃縮室２ｂにおいてイオンが濃縮された濃縮水を排水する濃縮水排水ライン６と、処理水流出ライン４に設けられ、処理水流出ライン４に流れる処理水の流量を検出する流量センサ１１と、流量センサ１１の流量検知信号に基づいて給水ポンプ１４の速度を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気脱イオン装置を用いて原水を処理するようにした純水製造装置に関する。

工水、市水、井水或いは半導体製造工程等からの回収水を処理して純水を製造するシステムとして、原水を逆浸透膜装置で処理した後、電気脱イオン装置を用いて処理する純水製造装置が知られている（例えば特許文献１、２）。
特開２００３−１２５９号公報特開２００１−２９７５２号公報

電気脱イオン装置は、一対の電極間に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配列することにより脱塩室および濃縮室が区画形成され、脱塩室にはイオン交換体が充填された電気脱イオンモジュールに直流電圧および／または直流電流を印加し、逆浸透膜装置等で処理された処理水を通過させることにより、脱イオン水を得るものである。この電気脱イオンモジュールの脱塩室では、通常運転時には入口側のイオン濃度が高く、出口側に向かうに従ってイオン濃度が低くなる濃度勾配が生じる。そのため、出口側では脱イオン水の比抵抗が上昇するが、運転を停止（直流電圧の印加を停止）すると濃度勾配がイオンの拡散により消滅し、脱イオン水の比抵抗は低下する。運転再開時に、脱イオン水の比抵抗が低下したまま通水すると、得られた脱イオン水の純度は低下しているので、そのままでは使用に適さない。そこで、従来は、電気脱イオン装置で処理された脱イオン水が排出される脱イオン水ラインから分岐するリターンラインを設けておき、運転再開時にはこのリターンラインから電気脱イオン装置の前段の処理水タンクに水を循環させる循環運転法が採用されている。しかしながら、この方法は、処理水の比抵抗が復元され、脱イオン水の供給が可能になるまでに時間がかかるという問題があった。

さらにまた、従来は、電気脱イオン装置の前段の処理水タンクの貯水レベルが所定以下に低下した場合、給水ポンプやイオン交換膜の保護のため、電気脱イオン装置を停止させている。そのため、次回の運転再開時の再起動に時間がかかるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電気脱イオン装置の運転再開時の起動時間を短縮することを可能にした純水製造装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、処理水タンクの貯水レベルの低下で循環運転に切換えることにより、次回の起動時間を短縮することができる純水製造装置を提供することを目的とする。

本発明者は、電気脱イオン装置の起動時に通常運転時より高い直流電圧および／または直流電流を印加することにより、運転再開時の起動時間を短縮することができることを見出し、これに基づいて、以下のような新たな純水製造装置を発明するに至った。

また、電気脱イオン装置の前段の処理水タンクの貯水レベルを検知し、所定以下のレベルに低下したとき、循環運転に切換えることにより、電気脱イオン装置を停止させることなく、次回の起動時間を短縮することができることを見出し、これに基づいて、以下のような新たな純水製造装置を発明するに至った。

（１）被処理水を処理する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置で処理した処理水を貯留する処理水タンクと、前記処理水タンクから供給される処理水を処理する電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置で処理された脱イオン水を排出する脱イオン水ラインと、前記脱イオン水ラインから分岐し、脱イオン水を前記処理水タンクにリターンさせるリターンラインと、前記脱イオン水ラインと前記リターンラインとの分岐部に設けられ、脱イオン水を前記リターンラインに流す循環運転と脱イオン水ラインに流す非循環運転とに切換える切換弁と、前記電気脱イオン装置に直流電圧および／または直流電流を印加する電源装置と、前記電気脱イオン装置に直流電圧および／または直流電流を印加する電源装置と、前記電気脱イオン装置の起動時に、前記切換弁を前記リターンラインに切換えるとともに、前記電源装置により通常運転時より高い直流電圧および／または直流電流を印加する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする純水製造装置。

（２）被処理水を処理する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置で処理した処理水を貯留する処理水タンクと、前記処理水タンクから供給される処理水を処理する電気脱イオン装置と、前記電気脱イオン装置で処理された脱イオン水を排出する脱イオン水ラインと、前記脱イオン水ラインから分岐し、脱イオン水を前記処理水タンクにリターンさせるリターンラインと、前記脱イオン水ラインと前記リターンラインとの分岐部に設けられ、脱イオン水を前記リターンラインに流す循環運転と脱イオン水ラインに流す非循環運転とに切換える切換弁と、前記電気脱イオン装置に直流電圧および／または直流電流を印加する電源装置と、前記処理水タンクに設けられた貯水レベル検知用のレベルセンサと、貯水レベルが所定以下に低下したとき、前記レベルセンサの検知信号に基づいて、前記切換弁を循環運転に切換える制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造装置。

（３）前記電気脱イオン装置への流量を調整する流量調整弁と、前記電源装置の電圧を調整する電圧制御部とを備え、前記制御部は、前記切換弁を循環運転に切換えたとき、前記流量調整弁を絞り、かつ前記電源装置の印加電圧を低下させる制御を行うことを特徴とする（２）記載の純水製造装置。

本発明の請求項１に係る純水製造装置によれば、電気脱イオン装置に通常運転時より高い直流電圧および／または直流電流を印加し、脱イオン速度を高めることにより、運転再開時の起動時間を短縮することができる。

また、本発明の請求項２に係る純水製造装置によれば、処理水タンクの貯水レベルが低下しても装置を停止することなく、循環運転に切換えることにより、次回の起動時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施形態による純水製造装置のシステム構成図である。

図１において、１は逆浸透膜装置、２は処理水タンク、３は電気脱イオン装置、４は直流の電源装置、５は制御部、６は起動スイッチ、７は切換弁を示している。

原水は、活性炭濾過装置（図示せず）等によって濾過された後、逆浸透膜装置１で脱塩処理され、得られた処理水は処理水タンク２に貯水される。処理水タンク２の処理水は電気脱イオン装置３へ送られ、さらに精製された後、脱イオン水ライン８から脱イオン水（純水）としてユースポイントに送られる。また、本実施形態に係る純水製造装置においては、脱イオン水ライン８から切換弁７を介して分岐され、処理水タンク２に処理水をリターンさせるリターンライン９が設けられている。

また、起動スイッチ６は、ユースポイントでの脱イオン水の使用状態に応じてオンオフするものであり、例えば脱イオン水ライン８に設けられたフロースイッチや、脱イオン水の貯水タンク（図示せず）に設けられたレベルスイッチなどが利用される。すなわち、起動スイッチ６は、ユースポイントで脱イオン水が使用されることにより、フロースイッチが流れを検知したり、レベルスイッチがレベルの低下を検知したりするとオン状態となるものである。

電気脱イオン装置３には、一対の電極間に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配列することにより脱塩室および濃縮室が区画形成され、脱塩室にはイオン交換体が充填された電気脱イオンモジュールを備えている。脱塩室に充填されるイオン交換体としては、通常、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合したもの（いわゆる混床樹脂）、或いは陽イオン交換繊維と陰イオン交換繊維を混合したものが用いられる。

この電気脱イオン装置３には、電源装置４から直流電圧が印加される。通常の運転時における直流電圧は、例えば３００ボルトとする。

電気脱イオン装置３を停止した後、運転を再開するときは、予め切換弁７をリターンライン９側に切換えておく。この操作は、例えば制御部５において電気脱イオン装置３の停止を判定し、切換弁７をリターンライン９側に切換えるように制御することにより達成される。また、例えば制御部５において起動スイッチ６のオン状態を判定（すなわち、ユースポイントでの脱イオン水の使用開始を判定）し、切換弁７をリターンライン９側に切換えるように制御することにより達成される。

次いで、制御部５は、起動スイッチ６のオン状態を判定すると、これに基づいて電源装置４の電圧を通常の運転時より高い値、例えば３５０ボルトに設定する。また、制御部５は、起動スイッチ６のオン状態を判定すると、電気脱イオン装置３の給水ポンプ（図示せず）を作動させ、処理水タンク２から電気脱イオン装置３に処理水が供給されることにより、脱イオン水が脱イオン水ライン８から排出される。切換弁７がリターンライン９側に切換えられているときは、脱イオン水はリターンライン９から処理水タンク２にリターンし、処理水タンク２から電気脱イオン装置３に供給される循環運転が行われる。そして、脱イオン水の比抵抗が所定の値になると、切換弁７をユースポイント側に切換え、電源装置４の電圧も通常（例えば３００ボルト）に戻し、通常運転が行われる。

本実施形態によれば、起動時に、通常運転時より高い直流電圧を印加することにより脱イオン速度を高め、循環運転の時間を短縮し、これにより、電気脱イオン装置３の起動時間を短縮することができる。

図２は、本発明の純水製造装置の第２実施形態を示す。第２実施形態においては、処理水タンク２内に第１レベルスイッチ１０と第２レベルスイッチ１１が設けられている。第１レベルスイッチ１０は循環運転開始用のレベルセンサとして機能し、第２レベルスイッチ１１は電気脱イオン装置３を停止させる停止インタロック用のレベルセンサとして機能する。処理水タンク２の下流には紫外線酸化装置１４が設けられ、紫外線酸化装置１４と電気脱イオン装置３の間には流量調整弁１３が設けられている。

処理水タンク２内の貯水レベルが所定レベルまで低下したとき第１レベルスイッチ１０がこれを検知し、この検知信号に基づいて制御部１２が切換弁７をリターンライン９側に切換えることにより、循環運転に入る。循環運転に入ると、制御部１２により電気脱イオン装置３の上流に設けられた流量調整弁１３を絞ることにより、電気脱イオン装置３への給水流量を減少（脱塩室への給水流量を減少）させ、かつ制御部１２から電源装置４に信号を送り、電源装置４の印加電圧を通常運転時より低下させる。このように、貯水レベルが所定レベルまで低下すると自動的に循環運転に入るとともに、通常より減少した供給流量および低下した印加電圧で循環運転する。したがって、処理水タンク２の貯水レベルが所定以下に低下した場合でも、循環運転に切換えることにより、電気脱イオン装置３の通電を停止することがない。これにより、脱塩室内の濃度勾配が消滅することなく、また処理水タンク２内の処理水の脱イオンが進行するので、次回に起動する際の起動時間を短縮することができる。

逆浸透膜装置１の作動により処理水タンク２の貯水レベルが元に復帰した場合は、制御部１２により切換弁７をユースポイント側に切換えるとともに、電源装置４の印加電圧および流量調整弁１３の絞りを通常に戻し、通常運転が行われる。

第２レベルスイッチ１１は、給水ポンプや電気脱イオンモジュールを破損から保護するためのものである。すなわち、貯水レベルが第１レベルスイッチ１０の位置からさらに低下したときは第２レベルスイッチ１１がこれを検知し、この検知信号に基づいて制御部１２は制御部５に信号を送り、電源装置４および給水ポンプをオフとして運転を停止する。

以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、電気脱イオン装置３の起動時に、切換弁７をリターンライン９側に切換えるとともに、通常運転時より高い直流電圧および／または直流電流を印加するようにしたことにより、循環運転の時間を短縮し、その分ユースポイントに脱イオン水を早く供給することができる。

また、本実施形態によれば、処理水タンク２の貯水レベルが所定以下に低下したとき、第１レベルスイッチ１０（レベルセンサ）の検知信号に基づいて、切換弁７を循環運転に切換えるようにしたので、貯水レベルが所定以下のレベルに低下したときでも、切換弁７をリターンライン９に切換え、循環運転とすることにより、電気脱イオン装置３を停止させることなく、次回の起動時間を短縮することができる。また、紫外線酸化装置１４の紫外線ランプは、電気脱イオン装置３の起動・停止に併せて点灯・消灯を繰り返すことにより寿命が低下するが、本実施形態ではこれを防止することができる。

また、本実施形態によれば、循環運転に切換えたとき、流量調整弁１３を絞り、かつ電源装置４の印加電圧を低下させることにより、循環運転時の省エネルギを実現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、逆浸透膜装置１、処理水タンク２、電気脱イオン装置３、電源装置４、切換弁７、制御部５、制御部１２等の具体的構成および配置は適宜設計変更可能である。また、上記の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本発明の第１実施形態の純水製造装置のシステム構成図である。本発明の第２実施形態の純水製造装置のシステム構成図である。

符号の説明

１逆浸透膜装置
２処理水タンク
３電気脱イオン装置
４電源装置
５制御部
６起動スイッチ
７切換弁
８脱イオン水ライン
１０第１レベルスイッチ
１１第２レベルスイッチ
１２制御部
１３流量調整弁

Claims

被処理水を処理する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置で処理した処理水を貯留する処理水タンクと、
前記処理水タンクから供給される処理水を処理する電気脱イオン装置と、
前記電気脱イオン装置で処理された脱イオン水を排出する脱イオン水ラインと、
前記脱イオン水ラインから切換弁を介して分岐し、脱イオン水を前記処理水タンクにリターンさせるリターンラインと、
前記脱イオン水ラインと前記リターンラインとの分岐部に設けられ、脱イオン水を前記リターンラインに流す循環運転と脱イオン水ラインに流す非循環運転とに切換える切換弁と、
前記電気脱イオン装置に直流電圧および／または直流電流を印加する電源装置と、
前記電気脱イオン装置の起動時に、前記切換弁を前記リターンラインに切換えるとともに、前記電源装置により通常運転時より高い直流電圧および／または直流電流を印加する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする純水製造装置。
被処理水を処理する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置で処理した処理水を貯留する処理水タンクと、
前記処理水タンクから供給される処理水を処理する電気脱イオン装置と、
前記電気脱イオン装置で処理された脱イオン水を排出する脱イオン水ラインと、
前記脱イオン水ラインから分岐し、脱イオン水を前記処理水タンクにリターンさせるリターンラインと、
前記脱イオン水ラインと前記リターンラインとの分岐部に設けられ、脱イオン水を前記リターンラインに流す循環運転と脱イオン水ラインに流す非循環運転とに切換える切換弁と、
前記電気脱イオン装置に直流電圧および／または直流電流を印加する電源装置と、
前記処理水タンクに設けられた貯水レベル検知用のレベルセンサと、
貯水レベルが所定以下に低下したとき、前記レベルセンサの検知信号に基づいて、前記切換弁を循環運転に切換える制御部と、を備えたことを特徴とする純水製造装置。
前記電気脱イオン装置への流量を調整する流量調整弁を備え、
前記制御部は、前記切換弁を循環運転に切換えたとき、前記流量調整弁を絞り、かつ前記電源装置の印加電圧を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項２記載の純水製造装置。