JP2014188439A - 逆浸透膜分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ポンプの動作において消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも１つの逆浸透膜モジュール７と、供給水Ｗ１を逆浸透膜モジュール７に向けて吐出する加圧ポンプ５と、供給水Ｗ１及び濃縮水Ｗ３のうちの少なくとも一つの水質を検出する水質検出手段Ｓ３、Ｓ４，ＴＯＣ１と、を備え、逆浸透膜モジュール７により分離された透過水Ｗ２の流量に対する濃縮水Ｗ３の流量の比率を逆浸透膜モジュール７における循環比Ｒとしたときに、水質検出手段Ｓ３、Ｓ４、ＴＯＣ１により検出される水質に応じて、逆浸透膜モジュール７における循環比Ｒが、所定の循環比の範囲内に収まるように、供給水Ｗ１の流量、透過水Ｗ２の流量、及び濃縮水Ｗ３の流量のうちの少なくとも一つが設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、供給水から透過水を分離する逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜分離装置に関する。

医薬品や化粧品の製造、電子部品や精密機器の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水（以下、「供給水」ともいう）を、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜処理することにより製造される。従来、供給水をＲＯ膜モジュールにより処理して純水を製造する逆浸透膜分離装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２７９４７２号公報

ところで、スパイラル型エレメントを用いるＲＯ膜モジュールでは、有機成分や懸濁物質による膜面の閉塞を防止するため、通常、クロスフロー方式による分離操作が採用されている。このクロスフロー方式では、加圧ポンプにより、透過水の流量に比して５倍以上の流量で供給水を循環させながら、膜の一次側に供給水の浸透圧以上の圧力を加えて分離操作を行う。このとき、ＲＯ膜モジュールから流出する供給水は、濃縮水となっているので、透過水の流量に対する濃縮水の流量の比率で定義される循環比は、５以上に維持される。

循環比を５以上に維持するためには、吐出量及び吐出圧力の大きな加圧ポンプを備える必要があるが、このような加圧ポンプは、大容量のモータを駆動することから消費電力が大きい。ここで、前述の循環比の条件は、供給水に懸濁物質が含まれることを前提として設定されている。そのため、適切に浄化された供給水を用いれば、循環比を低減することができ、ひいては加圧ポンプの消費電力を抑制することができると考えられる。

本発明は、加圧ポンプの動作において消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供することを目的とする。

本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する少なくとも１つの逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、供給水及び濃縮水のうちの少なくとも一つの水質を検出する水質検出手段と、を備え、前記逆浸透膜モジュールにより分離された透過水の流量に対する濃縮水の流量の比率を前記逆浸透膜モジュールにおける循環比としたときに、前記水質検出手段により検出される水質に応じて、前記逆浸透膜モジュールにおける循環比が、所定の循環比の範囲内に収まるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定される逆浸透膜分離装置に関する。

また、前記所定の循環比が２〜１０の範囲内に収まるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定されることが好ましい。

また、前記水質検出手段により検出される水質が向上した場合に前記循環比を下げるように、又は、前記水質検出手段により検出される水質が低下した場合に前記循環比を上げるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定されることが好ましい。

また、前記水質検出手段は、供給水及び濃縮水いずれかの濁度を検出する濁度検出センサ、供給水及び濃縮水いずれかの鉄濃度を検出する鉄濃度検出センサ、及び、供給水及び濃縮水いずれかの全有機炭素を検出する全有機炭素検出センサのうちのいずれか１つ以上であることが好ましい。

本発明によれば、加圧ポンプの動作において消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供することができる。

第１実施形態に係る純水製造装置１の全体概略図である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の前段部分である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の中段部分である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の後段部分である。 制御部３０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 制御部３０において水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 制御部３０において循環比を調整する制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体概略図である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第１中段部分である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第２中段部分である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の後段部分である。

以下、本発明に係る逆浸透膜分離装置を純水製造装置に適用した場合の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る純水製造装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体概略図である。図２Ａは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の前段部分である。図２Ｂは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の中段部分である。図２Ｃは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の後段部分である。本実施形態に係る純水製造装置１は、例えば、原水（例えば、水道水）から脱塩水（脱イオン水）を製造する純水製造装置に適用される。純水製造装置１で製造された脱塩水は、純水として、需要箇所等に送出される。なお、本実施形態に係る純水製造装置１において、需要箇所等へ純水を供給することを「採水」ともいう。

図１に示すように、第１実施形態に係る純水製造装置１は、第１オプション機器ＯＰ１と、プレフィルタ４と、第２オプション機器ＯＰ２と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール７と、第３オプション機器ＯＰ３と、第１流路切換弁Ｖ７１と、電気脱イオンスタック（以下、「ＥＤＩスタック」ともいう）１６と、第２流路切換弁Ｖ７２と、第４オプション機器ＯＰ４と、制御部３０と、入力操作部４０と、直流電源装置５０と、表示部６０と、を備える。

第１オプション機器ＯＰ１〜第４オプション機器ＯＰ４は、純水製造装置１に着脱可能なオプション機器として、純水製造装置１に装備される機器である。第１オプション機器ＯＰ１は、軟水器２及び濾過処理装置３を含む。第１オプション機器ＯＰ１は、原水Ｗ１１に含まれる種々の不純物を予め除去（前処理）する前処理装置として機能する。第２オプション機器ＯＰ２は、硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、水質検出手段としての濁度センサＳ３、水質検出手段としての鉄濃度センサＳ４及び水質検出手段（全有機炭素センサ）としての第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１を含む。第３オプション機器ＯＰ３は、脱炭酸装置１５を含む。第４オプション機器ＯＰ４は、第２比抵抗センサＲＳ２、第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２及び第３温度センサＴＥ３を含む。

また、図１に示すように、純水製造装置１は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２１と、ＲＯ透過水リターンラインＬ４１と、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１と、脱塩水ラインＬ３と、脱塩水リターンラインＬ４２と、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２と、給水ラインＬ４と、を備える。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

また、純水製造装置１は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、図１に示す構成に加えて、第１開閉弁Ｖ１１〜第７開閉弁Ｖ１７と、真空破壊弁Ｖ４１と、減圧弁Ｖ４２と、供給水補給弁Ｖ３１と、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４と、比例制御弁Ｖ５０、第１定流量弁Ｖ５１〜第４定流量弁Ｖ５４と、第１逆止弁Ｖ６１〜第５逆止弁Ｖ６５と、第１圧力計Ｐ１〜第６圧力計Ｐ６と、第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４と、圧力スイッチＰＳＷと、第１温度センサＴＥ１及び第２温度センサＴＥ２と、第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２と、第１電気伝導率センサＥＣ１と、第１比抵抗センサＲＳ１と、を備える。

図１、図２Ａ〜図２Ｃでは、電気的な接続の経路を省略するが、制御部３０は、供給水補給弁Ｖ３１、第１流路切換弁Ｖ７１、第２流路切換弁Ｖ７２、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４、圧力スイッチＰＳＷ、硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１、第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３、第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４、第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２、第１電気伝導率センサＥＣ１、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２、第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２等と電気的に接続される。

まず、純水製造装置１における全体構成図の前段部分について説明する。
図１及び図２Ａに示すように、供給水ラインＬ１には、供給水Ｗ１が流通する。供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を、ＲＯ膜モジュール７へ流通させるラインである。供給水ラインＬ１は、第１供給水ラインＬ１１と、第２供給水ラインＬ１２と、を有する。

第１供給水ラインＬ１１には、原水Ｗ１１（供給水Ｗ１）が流通する。第１供給水ラインＬ１１は、原水Ｗ１１の供給源（不図示）と軟水器２とをつなぐラインである。第１供給水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１１の供給源（不図示）に接続されている。また、第１供給水ラインＬ１１の下流側の端部は、軟水器２に接続されている。

第１供給水ラインＬ１１には、図２Ａに示すように、上流側から順に、接続部Ｊ１、第１開閉弁Ｖ１１、及び軟水器２が設けられている。第１開閉弁Ｖ１１は、第１供給水ラインＬ１１の開閉を操作可能な手動弁である。

軟水器２は、原水Ｗ１１中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）を製造する機器である。軟水器２は、圧力タンク内に陽イオン交換樹脂床を収容したイオン交換塔を有する。

第２供給水ラインＬ１２には、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）が流通する。第２供給水ラインＬ１２は、軟水Ｗ１２を、ＲＯ膜モジュール７へ流通させるラインである。第２供給水ラインＬ１２は、軟水器２とＲＯ膜モジュール７とをつなぐラインである。図２Ａに示すように、第２供給水ラインＬ１２の上流側の端部は、軟水器２に接続されている。また、図２Ｂに示すように、第２供給水ラインＬ１２の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側入口ポート（供給水Ｗ１の入口）に接続されている。

第２供給水ラインＬ１２には、上流側から順に、図２Ａに示すように、第２開閉弁Ｖ１２、接続部Ｊ２、第３開閉弁Ｖ１３、濾過処理装置３、第４開閉弁Ｖ１４、接続部Ｊ３、プレフィルタ４、接続部Ｊ４、及び接続部Ｊ５が設けられている。また、接続部Ｊ５以降には、図２Ｂに示すように、第５開閉弁Ｖ１５、接続部Ｊ６、減圧弁Ｖ４２、供給水補給弁Ｖ３１、接続部Ｊ５９、接続部Ｊ５１、接続部Ｊ７、接続部Ｊ８、加圧ポンプ５、接続部Ｊ９、及びＲＯ膜モジュール７が設けられている。第２開閉弁Ｖ１２〜第５開閉弁Ｖ１５は、第２供給水ラインＬ１２の開閉を操作可能な手動弁である。供給水補給弁Ｖ３１は、第２供給水ラインＬ１２の開閉を制御可能な弁である。供給水補給弁Ｖ３１は、制御部３０と電気的に接続されている。供給水補給弁Ｖ３１の開閉は、制御部３０から送信される流路開閉信号により制御される。

濾過処理装置３は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる懸濁物質を捕捉して除去する。濾過処理装置３は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）中における除去対象の物質に応じて種々選択される。濾過処理装置３としては、例えば、砂濾過装置、除鉄除マンガン装置及び活性炭濾過装置などを挙げることができる。なお、濾過処理装置３は、砂濾過装置、除鉄除マンガン装置及び活性炭濾過装置の全てが存在しない構成でもよく、砂濾過装置、除鉄除マンガン装置及び活性炭濾過装置のいずれか１以上で構成してもよいものであり、全てを直列に接続して併用して使用してもよいし、単独で使用してもよい。

砂濾過装置は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる微粒子等の懸濁物質を濾材床により捕捉して除去する。砂濾過装置としては、例えば、硅石等の粗粒濾材と、アンスラサイト及び濾過砂等の細粒濾材と、から形成された濾材床を収容した濾過塔を有する塔式のものが挙げられる。

除鉄除マンガン装置は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる溶存鉄及び溶存マンガンを、濾材床により捕捉して除去する。除鉄除マンガン装置は、例えば、この濾材床を収容した濾過塔を有する。濾材には、通常、粒子状のマンガンシャモットやマンガンゼオライトが使用される。

活性炭濾過装置は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる塩素成分（主として遊離残留塩素）を除去する機器である。活性炭濾過装置は、圧力タンク内に活性炭からなる濾材床を収容した濾過塔を有する。活性炭濾過装置は、軟水Ｗ１２に含まれる塩素成分を分解除去する他、有機成分を吸着除去したり、懸濁物質を捕捉したりして、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）を浄化する。

プレフィルタ４は、濾過処理装置３により浄化された軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる微粒子を除去するフィルタである。プレフィルタ４は、ハウジング内にフィルタエレメントが収容されて構成される。フィルタエレメントとしては、例えば、濾過精度が１〜５０μｍの不織布フィルタエレメント又は糸巻きフィルタエレメント等が用いられる。

供給水ラインＬ１において、濾過処理装置３（砂濾過装置、除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置）で製造される前処理水の水質項目としては、それぞれ濁度、鉄分濃度、残留塩素濃度を例示することができ、これらの水質項目に基づいて前処理水の水質を判定することができる。また、前処理水の水質は、上述した複数の項目のうちの１つの項目だけでなく、複数の項目を組み合わせて判定してもよい。本実施形態においては、前処理水の水質を判定するために、供給水ラインＬ１には、硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２が接続されている。

硬度センサＳ１は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の全硬度（すなわち、硬度リーク量）を測定する機器である。残留塩素センサＳ２は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の遊離残留塩素濃度（すなわち、塩素リーク量）を測定する機器である。

濁度センサＳ３は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の濁度（濁度リーク量）を検出する機器である。濁度センサＳ３は、例えば、濾過処理装置３として砂濾過装置が設けられた場合に、砂濾過装置からの濁質のリークを検出することができる。供給水Ｗ１の濁度は、ＲＯ膜モジュール７のファウリングの原因物質に係る水質項目の一つである。供給水Ｗ１の濁度が悪化すると、ファウリングの発生によりＲＯ膜の閉塞が進行する。濁度は、ＪＩＳ Ｋ０１０１「工業用水試験方法」において、「濁度とは水の濁りの程度を表すもので、視覚濁度、透過光濁度、散乱光濁度及び積分球濁度に区分し表示する」とされている。濁度センサＳ３としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０１に示されているような、試料水の濁り度合を透過光強度から判定する透過光式センサや、散乱光強度から判定する散乱光式光センサや、散乱光強度と透過光強度との比から判定する積分球式センサなどを用いることができる。

鉄濃度センサＳ４は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の全鉄濃度（鉄分リーク量）を検出する機器である。鉄濃度センサＳ４は、例えば、濾過処理装置３として除鉄除マンガン装置が設けられた場合に、除鉄除マンガン装置からの鉄分のリークを検出することができる。供給水Ｗ１の全鉄濃度は、ＪＩＳ Ｋ０１０１「工業用水試験法」の鉄の定量に従って測定することができる。鉄濃度センサＳ４としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０１に示されているような、フェナントロリンを加えた後に吸光度を測定するフェナントロリン吸光光度法式のセンサなどを用いることができる。

第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の全有機炭素量（ＴＯＣリーク量）を検出する機器である。全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）は、ＪＩＳ Ｋ０１０１「工業用水試験方法」において、「水中に存在する有機物中の炭素をいう」とされている。第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１としては、例えば、ＵＶ酸化−電気伝導率測定方式のセンサなどを用いることができる。

硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４及び第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１は、図２Ａに示すように、測定ラインＬ１１０を介して、接続部Ｊ５において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ５は、供給水ラインＬ１におけるプレフィルタ４と第５開閉弁Ｖ１５との間に配置されている。硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４及び第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１は、制御部３０と電気的に接続されている。硬度センサＳ１で測定された硬度リーク量、残留塩素センサＳ２で測定された塩素リーク量、濁度センサＳ３で検出された供給水Ｗ１の濁度リーク量（以下、「測定濁度」ともいう）、鉄濃度センサＳ４で測定された供給水Ｗ１の鉄分リーク量（以下、「測定鉄濃度」ともいう）及び第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１で測定された供給水Ｗ１のＴＯＣリーク量（以下、「測定ＴＯＣ値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

次に、純水製造装置１における全体構成図の中段部分について説明する。
図２Ｂに示すように、接続部Ｊ６には、真空破壊弁Ｖ４１が接続されている。真空破壊弁Ｖ４１は、常閉式の圧力作動弁であり、供給水ラインＬ１の管内圧力が大気圧力よりも低くなった場合に弁体が開いて大気を吸入する。真空破壊弁Ｖ４１を設けることにより、原水Ｗ１１（供給水Ｗ１）が断水となって供給水ラインＬ１が負圧になったとしても、ＲＯ膜モジュール７の膜の破損等の不具合を防止することができる。

減圧弁Ｖ４２は、軟水器２、活性炭濾過器３及びプレフィルタ４を通過した軟水Ｗ１２の圧力を、ＲＯ膜モジュール７から流出する濃縮水Ｗ３の圧力よりも低い圧力に調整する機器である。減圧弁Ｖ４２は、軟水Ｗ１２の圧力よりも濃縮水Ｗ３の圧力が大きく（軟水Ｗ１２の圧力＜濃縮水Ｗ３の圧力）なるように、軟水Ｗ１２の圧力を調整する。これにより、濃縮水Ｗ３の一部が軟水Ｗ１２に循環され、軟水Ｗ１２に濃縮水Ｗ３が混合された供給水は、ＲＯ膜モジュール７に供給される。即ち、ＲＯ膜モジュール７においては、加圧ポンプ５により供給水を循環させながら、透過水を生産するクロスフロー方式の分離操作が行われる。

接続部Ｊ５９には、後述する脱塩水リターンラインＬ４２の下流側の端部が接続されている。接続部Ｊ５１には、後述するＲＯ透過水リターンラインＬ４１の下流側の端部及びＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の下流側の端部が接続されている。

加圧ポンプ５は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール７へ向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ５には、インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ５は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

インバータ６は、加圧ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ６は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ６には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ６は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ５に出力する。

ＲＯ膜モジュール７は、加圧ポンプ５により圧送された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３と、に分離する。ＲＯ膜モジュール７は、単一又は複数のスパイラル型ＲＯ膜エレメントを圧力容器（ベッセル）に収容して構成される。当該ＲＯ膜エレメントに使用されるＲＯ膜としては、架橋芳香族ポリアミド系複合膜などが例示される。架橋芳香族ポリアミド系複合膜からなるＲＯ膜エレメントとしては、東レ社製：型式名「ＴＭＧ２０−４００」、ウンジン・ケミカル社製：型式名「ＲＥ８０４０−ＢＬＦ」、日東電工社製：型式名「ＥＳＰＡ１」等が市販されており、これらのエレメントを好適に用いることができる。

ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１を供給水ラインＬ１へ返送するラインである。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポート（濃縮水Ｗ３の出口）に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の下流側の端部は、接続部Ｊ５１において供給水ラインＬ１に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１には、第１逆止弁Ｖ６１及び比例制御弁Ｖ５０が設けられている。

比例制御弁Ｖ５０は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１へ返送される濃縮水Ｗ３の流量（循環流量）を調節する弁である。比例制御弁Ｖ５０は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御弁Ｖ５０の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁Ｖ５０に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の循環流量を調節することができる。この調節により、ＲＯ膜モジュール７の循環比Ｒを予め設定された値に保つことができる。なお、ＲＯ膜モジュール７の循環比Ｒとは、ＲＯ膜モジュールの二次側ポートから流出する透過水Ｗ２の流量と一次側出口ポートから流出する濃縮水Ｗ３の流量との比率（濃縮水Ｗ３の流量／透過水Ｗ２の流量）である。

循環比Ｒに関して、ＲＯ膜モジュール７のＲＯ膜を使用する場合において、ＲＯ膜エレメントの製造メーカで推奨される循環比がある。メーカ推奨値において、通常運転中の場合には、最前段のＲＯ膜モジュールにおいて、循環比Ｒは、概ね５が目安となる。なお、循環比Ｒのメーカ推奨値は、膜の種類によっても異なる。例えば、循環比Ｒのメーカ推奨値は、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）、及び逆浸透膜（ＲＯ膜）によって異なる。

ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２を、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の途中から装置の外へ排出するラインである。ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１の上流側の端部は、接続部Ｊ５３に接続されている。接続部Ｊ５３は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１におけるＲＯ膜モジュール７と接続部Ｊ５２との間に配置されている。第１濃縮水排水ラインＬ６１１、第２濃縮水排水ラインＬ６１２及び第３濃縮水排水ラインＬ６１３の上流側の端部は、接続部Ｊ５５及びＪ５６において、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に接続されている。

第１濃縮水排水ラインＬ６１１〜第３濃縮水排水ラインＬ６１３には、それぞれ、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４、及び第１定流量弁Ｖ５１〜第３定流量弁Ｖ５３が設けられている。第１定流量弁Ｖ５１〜第３定流量弁Ｖ５３は、それぞれ異なる流量値に設定されている。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４により、第１濃縮水排水ラインＬ６１１〜第３濃縮水排水ラインＬ６１３を個別に開閉することができる。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を適宜に選択することにより、装置外へ排出する濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。この調節により、透過水Ｗ２の回収率を予め設定された値に保つことができる。なお、透過水Ｗ２の回収率とは、ＲＯ膜モジュール７に供給される軟水Ｗ１２（濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１が混合される前の供給水Ｗ１）の流量に対する透過水Ｗ２の割合（％）をいう。

第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４は、それぞれ制御部３０と電気的に接続されている。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開閉は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。

第１濃縮水排水ラインＬ６１１、第２濃縮水排水ラインＬ６１２及び第３濃縮水排水ラインＬ６１３の下流側の端部は、接続部Ｊ５７及びＪ５８において、合流排水ラインＬ６２の上流側の端部に接続されている。合流排水ラインＬ６２の下流側の端部は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。合流排水ラインＬ６２の途中には、第２逆止弁Ｖ６２が設けられている。

透過水ラインＬ２１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２をＥＤＩスタック１６に流通させるラインである。透過水ラインＬ２１は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、前段側透過水ラインＬ２１１と、中段側透過水ラインＬ２１２と、脱塩室流入ラインＬ２１３と、濃縮室流入ラインＬ２１４と、を有する。

前段側透過水ラインＬ２１１の上流側の端部は、図２Ｂに示すように、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポート（透過水Ｗ２の出口）に接続されている。前段側透過水ラインＬ２１１の下流側の端部は、図２Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１を介して、中段側透過水ラインＬ２１２及びＲＯ透過水リターンラインＬ４１に接続されている。

前段側透過水ラインＬ２１１には、上流側から順に、図２Ｂに示すように、第３逆止弁Ｖ６３、接続部Ｊ１０、接続部Ｊ１１、及び第６開閉弁Ｖ１６が設けられている。また、第６開閉弁Ｖ１６以降には、図２Ｃに示すように、脱炭酸装置１５、接続部Ｊ３１、接続部Ｊ３２、及び第１流路切換弁Ｖ７１が設けられている。第６開閉弁Ｖ１６は、前段側透過水ラインＬ２１１の開閉を操作可能な手動弁である。

次に、純水製造装置１における全体構成図の後段部分について説明する。
図２Ｃにおいて、脱炭酸装置１５は、透過水Ｗ２に含まれる遊離炭酸（溶存炭酸ガス）を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、脱気水（脱気透過水）を得る設備である。ＲＯ膜モジュール７の下流側に脱炭酸装置１５を設けることにより、ＲＯ膜を透過しやすい遊離炭酸を透過水Ｗ２から除去することができる。従って、より純度の高い透過水Ｗ２を得ることができる。本実施形態の脱炭酸装置１５では、中空糸膜からなる外部灌流式の気体分離膜モジュールを用い、中空糸膜の内側を真空ポンプ（不図示）で吸引しながら、空気等の掃引ガスを導入し、膜壁を介して遊離炭酸を掃引ガス中に移行させつつ排気する。このような用途に適した気体分離膜モジュールとしては、例えば、セルガード社製：製品名「Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ Ｇ−５２１Ｒ」等が挙げられる。気体分離膜モジュールに接続される真空ポンプは、制御部３０と電気的に接続されている。

第１流路切換弁Ｖ７１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を、中段側透過水ラインＬ２１２を介してＥＤＩスタック１６へ向けて流通させる流路（採水側流路）、又は、ＲＯ透過水リターンラインＬ４１を介してＲＯ膜モジュール７の上流側の供給水ラインＬ１へ向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な自動弁である。第１流路切換弁Ｖ７１は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第１流路切換弁Ｖ７１は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流路切換弁Ｖ７１における流路の切り換えは、制御部３０から送信される流路切換信号により制御される。

ＲＯ透過水リターンラインＬ４１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を、ＲＯ膜モジュール７よりも上流側の供給水ラインＬ１へ返送するラインである。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の上流側の端部は、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の下流側の端部は、接続部Ｊ５２において、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１に接続されている。接続部Ｊ５２は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１における接続部Ｊ５３と接続部Ｊ５１との間に配置されている。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分と共通する。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の上流側には、第４逆止弁Ｖ６４が設けられている。

中段側透過水ラインＬ２１２の上流側の端部は、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。中段側透過水ラインＬ２１２の下流側の端部は、分岐部Ｊ７１において、脱塩室流入ラインＬ２１３の上流側の端部及び濃縮室流入ラインＬ２１４の上流側の端部に接続されている。

脱塩室流入ラインＬ２１３の下流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の一次側ポート（脱塩室１６１の入口側）に接続されている。脱塩室流入ラインＬ２１３には、接続部Ｊ３３が配置されている。濃縮室流入ラインＬ２１４の下流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の一次側ポート（濃縮室１６２の各入口側）に接続されている。濃縮室流入ラインＬ２１４には、上流側から順に、第４定流量弁Ｖ５４、及び接続部Ｊ３４が設けられている。

ＥＤＩスタック１６は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を脱塩処理（脱イオン処理）して、脱塩水Ｗ６（脱イオン水）と濃縮水Ｗ７とを得る水処理機器である。ＥＤＩスタック１６は、直流電源装置５０（図１参照）と電気的に接続されている。ＥＤＩスタック１６には、直流電源装置５０から直流電圧が印加される。ＥＤＩスタック１６は、直流電源装置５０から印加された直流電圧により通電され、動作する。

直流電源装置５０は、直流電圧をＥＤＩスタック１６の一対の電極間に印加する。直流電源装置５０は、制御部３０と電気的に接続されている。直流電源装置５０は、制御部３０により入力された指令信号に応答して、直流電圧をＥＤＩスタック１６に出力する。

ＥＤＩスタック１６は、一対の電極間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜（不図示）が交互に配置される。ＥＤＩスタック１６の内部は、これらイオン交換膜により、脱塩室１６１及び濃縮室１６２（陽極室及び陰極室を含む）に区画される。脱塩室１６１には、イオン交換体（不図示）が充填される。脱塩室１６１に充填されるイオン交換体としては、例えば、イオン交換樹脂又はイオン交換繊維等が用いられる。なお、図２Ｃでは、ＥＤＩスタック１６の内部に区画された複数の脱塩室１６１及び濃縮室１６２を模式的に示す。

脱塩室１６１の入口側には、透過水Ｗ２を流入させる脱塩室流入ラインＬ２１３が接続されている。脱塩室１６１の出口側には、脱塩室１６１においてイオンが除去されて排出された脱塩水Ｗ６を流通させる脱塩水ラインＬ３が接続されている。濃縮室１６２の入口側には、透過水Ｗ２を流入させる濃縮室流入ラインＬ２１４が接続されている。濃縮室１６２の出口側には、イオンが濃縮されて排出された濃縮水Ｗ７を流通させるＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２が接続されている。

脱塩室１６１及び濃縮室１６２それぞれには、透過水ラインＬ２１を流通する透過水Ｗ２が流入される。透過水Ｗ２に含まれる残留イオンは、脱塩室１６１内に充填されたイオン交換体（不図示）により捕捉され、脱塩水Ｗ６となる。脱塩水Ｗ６は、脱塩水ラインＬ３（後述）を介して需要箇所へ送出される。また、脱塩室１６１内のイオン交換体に捕捉された残留イオンは、印加された直流電圧の電気エネルギーにより濃縮室１６２に移動する。そして、残留イオンを含む水は、濃縮水Ｗ７として、濃縮室１６２からＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２（後述）を介して脱炭酸装置１５に向けて送出される。脱炭酸装置１５に送出された濃縮水Ｗ７は、真空ポンプの封水として利用され、その後、封水排出ラインＬ７１（後述）を介して装置の外に排出される。

脱塩水ラインＬ３は、ＥＤＩスタック１６で得られた脱塩水Ｗ６を純水として需要箇所に向けて送出するラインである。脱塩水ラインＬ３は、上流側脱塩水ラインＬ３１と、下流側脱塩水ラインＬ３２と、を有する。

上流側脱塩水ラインＬ３１の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（脱塩室１６１の出口側）に接続されている。上流側脱塩水ラインＬ３１の下流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２を介して、下流側脱塩水ラインＬ３２及び脱塩水リターンラインＬ４２（後述）に接続されている。上流側脱塩水ラインＬ３１には、上流側から順に、接続部Ｊ３６、接続部Ｊ３７、接続部Ｊ３８、第７開閉弁Ｖ１７、及び第２流路切換弁Ｖ７２が設けられている。第７開閉弁Ｖ１７は、上流側脱塩水ラインＬ３１の開閉を操作可能な手動弁である。

第２流路切換弁Ｖ７２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、下流側脱塩水ラインＬ３２を介して需要箇所に向けて送出させる流路（採水側流路）、又は、脱塩水リターンラインＬ４２を介してＲＯ膜モジュール７の上流側の供給水ラインＬ１に向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な自動弁である。第２流路切換弁Ｖ７２は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第２流路切換弁Ｖ７２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２流路切換弁Ｖ７２における流路の切り換えは、制御部３０から送信される流路切換信号により制御される。

第２流路切換弁Ｖ７２は、制御部３０により採水側流路に切り換えられることにより、ＥＤＩスタック１６で得られた脱塩水Ｗ６を脱塩水ラインＬ３から需要箇所に送り出す処理を実行可能な送出手段として機能する。

下流側脱塩水ラインＬ３２の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。下流側脱塩水ラインＬ３２の下流側の端部は、需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。

脱塩水リターンラインＬ４２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、脱塩水ラインＬ３の途中から、ＲＯ膜モジュール７の上流側（供給水ラインＬ１）へ返送するラインである。本実施形態においては、脱塩水リターンラインＬ４２の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４２の下流側の端部は、接続部Ｊ５９に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４２の上流側には、第５逆止弁Ｖ６５が設けられている。

ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２は、ＥＤＩスタック１６の濃縮室１６２から排出された濃縮水Ｗ７を、脱炭酸装置１５に送出するラインである。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（濃縮室１６２の出口側）に接続されている。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２の下流側の端部は、脱炭酸装置１５に接続されている。

封水排出ラインＬ７１は、脱炭酸装置１５から排出される封水排水Ｗ８を、装置の外に排出するラインである。封水排出ラインＬ７１の上流側の端部は、脱炭酸装置１５に接続されている。封水排出ラインＬ７１の下流側は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。

第１圧力計Ｐ１〜第６圧力計Ｐ６は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図２Ａに示すように、第１圧力計Ｐ１〜第４圧力計Ｐ４は、接続部Ｊ１〜Ｊ４において、それぞれ、供給水ラインＬ１に接続されている。図２Ｃに示すように、第５圧力計Ｐ５は、接続部Ｊ３５において、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２に接続されている。第６圧力計Ｐ６は、接続部Ｊ３６において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。

第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、第１圧力センサＰＳ１は、接続部Ｊ９において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ９は、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ５とＲＯ膜モジュール７との間に配置されている。第２圧力センサＰＳ２は、接続部Ｊ１１において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ１１は、透過水ラインＬ２１におけるＲＯ膜モジュール７と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第３圧力センサＰＳ３は、接続部Ｊ３３において、脱塩室流入ラインＬ２１３に接続されている。接続部Ｊ３３は、脱塩室流入ラインＬ２１３の途中に配置されている。第４圧力センサＰＳ４は、接続部Ｊ３４において、濃縮室流入ラインＬ２１４に接続されている。接続部Ｊ３４は、濃縮室流入ラインＬ２１４における第４定流量弁Ｖ５４とＥＤＩスタック１６との間に配置されている。

第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４は、制御部３０と電気的に接続されている。第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４で測定された供給水Ｗ１又は透過水Ｗ２の圧力は、制御部３０へ検出信号として送信される。

圧力スイッチＰＳＷは、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の圧力が第１設定圧力値以下又は第２設定圧力値以上であることを検出する機器である。図２Ｂに示すように、圧力スイッチＰＳＷは、接続部Ｊ７において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ７は、供給水ラインＬ１における接続部Ｊ５１と加圧ポンプ５との間に配置されている。圧力スイッチＰＳＷで検出された供給水Ｗ１の圧力の検出信号は、制御部３０へ送信される。

第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３は、接続された各ラインを流通する水の温度を測定する機器である。第１温度センサＴＥ１は、接続部Ｊ８において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ８は、供給水ラインＬ１における接続部Ｊ５１と加圧ポンプ５との間に配置されている。第２温度センサＴＥ２は、接続部Ｊ３１において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ３１は、透過水ラインＬ２１における脱炭酸装置１５と第１流路切換弁Ｖ７１との間に配置されている。第３温度センサＴＥ３は、接続部Ｊ４３において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４３は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。

第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３は、制御部３０と電気的に接続されている。第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３で測定された供給水Ｗ１、透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６の温度（検出水温値）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２は、接続された各ラインを流通する水（透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６）の流量を測定する機器である。第１流量センサＦＭ１は、接続部Ｊ１０において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ１０は、透過水ラインＬ２１におけるＲＯ膜モジュール７と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第２流量センサＦＭ２は、接続部Ｊ３８において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ３８は、脱塩水ラインＬ３におけるＥＤＩスタック１６と第２流路切換弁Ｖ７２との間に配置されている。

第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２で測定された透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６の流量（検出流量値）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１電気伝導率センサＥＣ１は、透過水ラインＬ２１を流通する透過水Ｗ２の電気伝導率（電気的特性値）を測定する機器である。第１電気伝導率センサＥＣ１は、接続部Ｊ３２において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ３２は、透過水ラインＬ２１における脱炭酸装置１５と第１流路切換弁Ｖ７１との間に配置されている。

第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、脱塩水ラインＬ８を流通する脱塩水Ｗ６の比抵抗（電気的特性値）を測定する機器である。第１比抵抗センサＲＳ１は、接続部Ｊ３７において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ３７は、脱塩水ラインＬ３におけるＥＤＩスタック１６と第２流路切換弁Ｖ７２との間に配置されている。第２比抵抗センサＲＳ２は、接続部Ｊ４１において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４１は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。なお、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、測定された比抵抗値の温度補償のため、温度センサを内蔵している。そのため、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、脱塩水Ｗ６の水温を測定することができる。

第１電気伝導率センサＥＣ１、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第１電気伝導率センサＥＣ１で測定された透過水Ｗ２の電気伝導率、第１比抵抗センサＲＳ１で測定された脱塩水Ｗ６の比抵抗（及び温度）、及び第２比抵抗センサＲＳ２で測定された脱塩水Ｗ６の比抵抗（及び温度）は、それぞれ、制御部３０へ検出信号として送信される。

第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２は、脱塩水ラインＬ８を流通する脱塩水Ｗ６の有機体炭素量を検出する機器である。第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２は、前述した第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１と同じ構成である。第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２の説明は、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１の説明を適用して、その説明を省略する。第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２は、接続部Ｊ４２において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４２は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。

第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２ＴＯＣセンサＴＯＣ２で検出された脱塩水Ｗ６の全有機炭素量は、制御部３０へ検出信号として送信される。

入力操作部４０は、装置の運転モードに係る選択（例えば、運転／停止の選択、警報の解除など）、装置の運転条件に係る各種設定について、ユーザー又は管理者の入力操作を受け付ける入力インターフェースである。この入力操作部４０は、ディスプレイとボタンスイッチを組み合わせた操作パネル、ディスプレイ上で直接操作するタッチパネル等により構成される。入力操作部４０は、制御部３０と電気的に接続されている。入力操作部４０から入力された情報は、制御部３０に送信される。

表示部６０は、所望の情報を表示する。表示部６０は、制御部３０と電気的に接続されている。

次に、制御部３０について説明する。制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部３０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、後述する各種の制御を実行する。制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリには、純水製造装置１を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。また、制御部３０のマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

制御部３０は、流量フィードバック水量制御として、第１流量センサＦＭ１の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ５の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）をインバータ６に出力する。制御部３０による流量フィードバック水量制御については後述する。

また、制御部３０は、供給水Ｗ１の温度に基づいて、透過水Ｗ２の回収率制御（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。この温度フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。制御部３０による温度フィードフォワード回収率制御については後述する。

制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを設定するため、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御して濃縮水Ｗ３の流量を設定すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を制御して透過水Ｗ２の流量を設定する。なお、ＲＯ膜モジュール７により分離された透過水Ｗ２の流量に対する濃縮水Ｗ３の流量の比率を、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒと定義する。このＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを設定する制御は、上述した流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御と並行して実行される。

制御部３０は、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１（水質検出手段）により検出される水質に応じて、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒが、２≦Ｒ≦１０の範囲内に収まるように（所定の循環比Ｒの範囲内に収まるように）、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を、透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。

制御部３０は、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１により検出される水質が向上した場合に循環比Ｒを下げるように、又は、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１により検出される水質が低下した場合に循環比Ｒを上げるように、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を、透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。

次に、制御部３０による流量フィードバック水量制御について説明する。図３は、制御部３０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、純水製造装置１の運転中において、繰り返し実行される。

図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部３０は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑ_ｐ´を取得する。この目標流量値Ｑ_ｐ´は、例えば、装置管理者が入力操作部４０を介して制御部３０のメモリに入力した設定値である。

ステップＳＴ１０２において、制御部３０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０２へ戻る。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値Ｑ_ｐをフィードバック値として取得する。

ステップＳＴ１０４において、制御部３０は、ステップＳＴ１０３で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ_ｐと、ステップＳＴ１０１で取得した目標流量値Ｑ_ｐ´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、下記の式（１ａ）及び式（１ｂ）により表される。
ΔＵ_ｎ＝Ｋ_ｐ｛（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１）＋（Δｔ／Ｔ_ｉ）×ｅ_ｎ＋（Ｔ_ｄ／Δｔ）×（ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２）｝ （１ａ）
Ｕ_ｎ＝Ｕ_ｎ−１＋ΔＵ_ｎ （１ｂ）

式（１ａ）及び式（１ｂ）において、Δｔ：制御周期、Ｕ_ｎ：現時点の操作量、Ｕ_ｎ−１：前回の制御周期時点の操作量、ΔＵ_ｎ：前回から今回までの操作量の変化分、ｅ_ｎ：現時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−１：前回の制御周期時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差の大きさ、Ｋ_ｐ：比例ゲイン、Ｔ_ｉ：積分時間、Ｔ_ｄ：微分時間である。なお、現時点の偏差の大きさｅ_ｎは、下記の式（２）により求められる。
ｅ_ｎ＝Ｑ_ｐ´−Ｑ_ｐ （２）

ステップＳＴ１０５において、制御部３０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、目標流量値Ｑ_ｐ´及び加圧ポンプ５の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）を使用して、所定の演算式により、加圧ポンプ５の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ１０６において、制御部３０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（指令信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号をインバータ６に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。なお、ステップＳＴ１０６において、制御部３０が電流値信号をインバータ６へ出力すると、インバータ６は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ５に供給する。その結果、加圧ポンプ５は、インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。

次に、制御部３０による温度フィードフォワード回収率制御について説明する。図４は、制御部３０において温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの処理は、純水製造装置１の運転中において、繰り返し実行される。

図４に示すステップＳＴ２０１において、制御部３０は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑ_ｐ´を取得する。この目標流量値Ｑ_ｐ´は、例えば、装置管理者が入力操作部４０を介してメモリに入力した設定値である。

ステップＳＴ２０２において、制御部３０は、供給水Ｗ１のシリカ（ＳｉＯ_２）濃度Ｃ_ｓを取得する。このシリカ濃度Ｃ_ｓは、例えば、装置管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。供給水Ｗ１のシリカ濃度は、事前に供給水Ｗ１を水質分析することにより得ることができる。なお、供給水ラインＬ１において、不図示の水質センサにより供給水Ｗ１のシリカ濃度を計測してもよい。

ステップＳＴ２０３において、制御部３０は、第１温度センサＴＥ１から供給水Ｗ１の検出温度値Ｔを取得する。

ステップＳＴ２０４において、制御部３０は、取得した検出温度値Ｔに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ｓ_ｓを決定する。

ステップＳＴ２０５において、制御部３０は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Ｃ_ｓ、及びシリカ溶解度Ｓ_ｓに基づいて、濃縮水Ｗ３におけるシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓを演算する。シリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓは、下記の式（３）により求めることができる。
Ｎ_ｓ＝Ｓ_ｓ／Ｃ_ｓ （３）

ステップＳＴ２０６において、制御部３０は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Ｑ_ｐ´、及び許容濃縮倍率Ｎ_ｓに基づいて、回収率が最大となる排水流量（目標排水流量Ｑ_ｄ´）を演算する。目標排水流量Ｑ_ｄ´は、下記の式（４）により求めることができる。
Ｑ_ｄ´＝Ｑ_ｐ´／（Ｎ_ｓ−１） （４）

ステップＳＴ２０７において、制御部３０は、濃縮水Ｗ３の実際排水流量Ｑ_ｄがステップＳＴ２０６で演算した目標排水流量Ｑ_ｄ´となるように第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。第１実施形態に係る純水製造装置１において、制御部３０は、温度フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、純水製造装置１においては、透過水Ｗ２の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュール７におけるシリカ系スケールの析出をより確実に抑制することができる。

次に、制御部３０による循環比Ｒを増減する処理について説明する。図５は、制御部３０において循環比を増減する処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、純水製造装置１の運転中において、繰り返し実行される。

ステップＳＴ３０１において、制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒが５となるように、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を、透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。

ステップＳＴ３０２において、制御部３０は、濁度センサＳ３で測定された供給水Ｗ１の測定濁度を取得する。

ステップＳＴ３０３において、制御部３０は、鉄濃度センサＳ４で測定された供給水Ｗ１の測定鉄濃度を取得する。

ステップＳＴ３０４において、制御部３０は、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１で測定された供給水Ｗ１の測定ＴＯＣ値を取得する。

ステップＳＴ３０５において、制御部３０は、濁度センサＳ３で測定された供給水Ｗ１の測定濁度が所定の濁度閾値を上回るか否かを判定する。濁度センサＳ３で測定された供給水Ｗ１の測定濁度が所定の濁度閾値を上回ると判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０８へ移行する。濁度センサＳ３で測定された供給水Ｗ１の測定濁度が所定の濁度閾値を下回ると判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０６へ移行する。

ステップＳＴ３０８において、制御部３０は、循環比Ｒを上げるように、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を、透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。具体的には、循環比Ｒを増加させる（上げる）ためには、例えば、制御部３０は、濃縮水Ｗ３の流量を維持するように比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御すると共に透過水Ｗ２の目標流量を減少させて加圧ポンプ５を制御するか、又は、濃縮水Ｗ３の流量を増加させるように比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御すると共に透過水Ｗ２の目標流量を維持して加圧ポンプ５を制御する。ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを上げることにより、ＲＯ膜の一次側表面において乱流を促進させることができる。これにより、供給水Ｗ１の水質が悪い場合には、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを上げることにより、ＲＯ膜の表面におけるファウリングが抑制され、ＲＯ膜の膜詰まりが発生しにくくなる。

ステップＳＴ３０６において、制御部３０は、鉄濃度センサＳ４で測定された供給水Ｗ１の測定鉄濃度が所定の鉄濃度閾値を上回るか否かを判定する。鉄濃度センサＳ４で測定された供給水Ｗ１の測定鉄濃度が所定の鉄濃度閾値を上回ると判定された（ＹＳＥ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０８へ移行する。鉄濃度センサＳ４で測定された供給水Ｗ１の測定鉄濃度が所定の鉄濃度閾値を下回ると判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０７へ移行する。

ステップＳＴ３０７において、制御部３０は、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１で測定された供給水Ｗ１の測定ＴＯＣ値が所定のＴＯＣ閾値を上回るか否かを判定する。第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１で測定された供給水Ｗ１の測定ＴＯＣ値が所定のＴＯＣ閾値を上回ると判定された（ＹＳＥ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０８へ移行する。第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１で測定された供給水Ｗ１の測定ＴＯＣ値が所定のＴＯＣ閾値を下回ると判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ３０９へ移行する。

ステップＳＴ３０９において、制御部３０は、循環比Ｒを下げるように、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、加圧ポンプ５の回転速度を、透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。具体的には、循環比Ｒを減少させる（下げる）ためには、例えば、制御部３０は、濃縮水Ｗ３の流量を維持するように比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御すると共に透過水Ｗ２の目標流量を増加させて加圧ポンプ５を制御するか、又は、濃縮水Ｗ３の流量を減少させるように比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御すると共に透過水Ｗ２の目標流量を維持して加圧ポンプ５を制御する。これにより、供給水Ｗ１の水質が良好な場合には、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを下げることにより、加圧ポンプ５の動作において消費電力を抑制することができる。
ステップＳＴ３０９の後に、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ３０１へリターンする）。

上述した第１実施形態に係る純水製造装置１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

第１実施形態においては、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）により検出される水質に応じて、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒが、所定の循環比の範囲内（循環比Ｒが２〜１０の範囲内）に収まるように、供給水Ｗ１の流量、透過水Ｗ２の流量、及び濃縮水Ｗ３の流量のうちの少なくとも一つが設定される。そのため、供給水Ｗ１の水質が良好である場合には、加圧ポンプ５の動作において消費電力を抑制するために、循環比Ｒを小さく設定できる。また、供給水Ｗ１の水質が悪い場合には、ＲＯ膜の表面における膜詰まりを抑制するために、循環比Ｒを大きく設定できる。これにより、加圧ポンプ５の動作において消費電力を抑制しつつ、ＲＯ膜モジュール７におけるＲＯ膜の表面におけるファウリングが抑制され、ＲＯ膜の膜詰まりが発生しにくくなる。

また、第１実施形態においては、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）により検出される水質が向上した場合に循環比Ｒを下げるように、又は、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）により検出される水質が低下した場合に循環比Ｒを上げるように、供給水Ｗ１の流量、透過水Ｗ２の流量、及び濃縮水Ｗ３の流量のうちの少なくとも一つが設定される。そのため、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）により検出される水質が向上した場合に、循環比Ｒを下げることにより、加圧ポンプ５の消費電力を抑制することができる。また、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４、第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）により検出される水質が低下した場合に、循環比Ｒを上げることにより、ＲＯ膜モジュール７におけるＲＯ膜の表面におけるファウリングが抑制され、ＲＯ膜の膜詰まりが発生しにくくなる。従って、ＲＯ膜モジュール７における循環比Ｒを増減させることにより、供給水Ｗ１の水質が良好である場合には、加圧ポンプ５の動作において消費電力の抑制を優先することができ、供給水Ｗ１の水質が悪い場合には、ＲＯ膜の表面における膜詰まりの抑制を優先することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る純水製造装置１Ａについて、図６及び図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体概略図である。図７Ａは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第１中段部分である。図７Ｂは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第２中段部分である。図７Ｃは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の後段部分である。

なお、第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。このため、第１実施形態と同一（又は同等）の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第２実施形態において特に説明しない点については、第１実施形態の説明が適宜に適用される。また、第２実施形態においては、供給水ラインＬ１の上流側から供給水補給弁Ｖ３１までの構成は、第１実施形態と同様である。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態における供給水ラインＬ１の上流側から供給水補給弁Ｖ３１までの構成についての主な図面（図２Ａに対応する図面）及びその説明を省略する。

第２実施形態に係る純水製造装置１Ａは、第１実施形態における純水製造装置１が１段のＲＯ膜モジュール７を備えているのに対して、直列に並べられた２段のＲＯ膜モジュール１０、１４を備えている点、２段のＲＯ膜モジュール１０，１４の間に中間タンク１１が設けられている点、及びこれらの周辺の構成において、第１実施形態における純水製造装置１と主に異なる。

なお、第２実施形態においては、第１実施形態における「ＲＯ膜モジュール７」を第２実施形態における１段目のＲＯ膜モジュールとして「前段ＲＯ膜モジュール１０」とし、更に、２段目のＲＯ膜モジュールとして「後段ＲＯ膜モジュール１４」を備える。そのため、第２実施形態では、第１実施形態における「透過水ラインＬ２１」を「前段ＲＯ透過水ラインＬ２２」とし、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された透過水を「前段透過水Ｗ２」とする。

また、第２実施形態では、第１実施形態における「ＲＯ透過水リターンラインＬ４１」を「前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３」とし、第１実施形態における「ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１」を「前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３」とする。また、第２実施形態では、第１実施形態における「加圧ポンプ５」を「前段加圧ポンプ８」とし、「インバータ６」を「前段インバータ９」とする。

図６に示すように、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａは、第１オプション機器ＯＰ１と、プレフィルタ４と、第２オプション機器ＯＰ２と、前段加圧ポンプ８と、前段インバータ９と、前段ＲＯ膜モジュール１０と、中間タンク１１と、後段加圧ポンプ１２と、後段インバータ１３と、後段ＲＯ膜モジュール１４と、第３オプション機器ＯＰ３と、第１流路切換弁Ｖ７１と、ＥＤＩスタック１６と、第２流路切換弁Ｖ７２と、第４オプション機器ＯＰ４と、制御部３０Ａと、入力操作部４０と、直流電源装置５０と、表示部６０と、を備える。

また、図６に示すように、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、供給水ラインＬ１と、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２と、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３と、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３と、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３と、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４と、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４と、脱塩水ラインＬ３と、脱塩水リターンラインＬ４５と、を備える。

図６に示すように、第２実施形態における純水製造装置１Ａは、第１実施形態におけるＲＯ透過水リターンラインＬ４１及び脱塩水リターンラインＬ４２に代えて、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４、及び脱塩水リターンラインＬ４５を備える。

また、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、第１実施形態における第２圧力センサＰＳ２を備えておらず、一方、第５圧力センサＰＳ５、第４温度センサＴＥ４、第５温度センサＴＥ５、第３流量センサＦＭ３、及び第２電気伝導率センサＥＣ２を更に備える。また、第１実施形態と同様に、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、第１電気伝導率センサＥＣ１と、第１比抵抗センサＲＳ１と、を備える。

前段ＲＯ膜モジュール１０は、前段加圧ポンプ８により圧送された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された前段透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３と、に分離する。

前段ＲＯ透過水ラインＬ２２は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を後段ＲＯ膜モジュール１４に流通させるラインである。前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の上流側の端部は、図７Ａに示すように、前段ＲＯ膜モジュール１０の二次側ポート（前段透過水Ｗ２の出口）に接続されている。前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の下流側の端部は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４の一次側入口ポート（前段透過水Ｗ２の入口）に接続されている。

前段ＲＯ透過水ラインＬ２２には、上流側から順に、図７Ａに示すように、接続部Ｊ５４、前段透過水補給弁Ｖ３５、第３逆止弁Ｖ６３、接続部Ｊ１０、接続部Ｊ１２、接続部Ｊ１３、及び第６開閉弁Ｖ１６が設けられている。また、第６開閉弁Ｖ１６以降には、図７Ｂに示すように、中間タンク１１、第７開閉弁Ｖ１７、接続部Ｊ６１、接続部Ｊ２１、後段加圧ポンプ１２、接続部Ｊ２２、及び後段ＲＯ膜モジュール１４が設けられている。図７Ａに示すように、接続部Ｊ５４には、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の上流側の端部が接続されている。また、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ６１には、後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の下流側の端部が接続されている。

前段透過水補給弁Ｖ３５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の開閉を制御可能な自動弁である。前段透過水補給弁Ｖ３５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。前段透過水補給弁Ｖ３５の開閉は、制御部３０Ａから送信される流路開閉信号により制御される。

図６に示すように、中間タンク１１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられている。中間タンク１１は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を貯留するタンクである。

中間タンク１１には、図７Ｂに示すように、水位センサ１１１が設けられている。水位センサ１１１は、中間タンク１１に貯留された前段透過水Ｗ２の水位を検出する機器である。水位センサ１１１は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。水位センサ１１１で測定された中間タンク１１の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

本実施形態において、水位センサ１１１は、例えば、レベルスイッチである。レベルスイッチは、予め設定された液面位置の検出器であり、例えば、複数の液面位置（例えば、４位置）を検出するように構成されている。図７Ｂでは、水位センサ１１１として、フロート式のレベルスイッチを設けた例を示す。なお、水位センサ１１１は、レベルスイッチには制限されず、例えば、連続式レベルセンサであってもよい。連続式レベルセンサとしては、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。

後段加圧ポンプ１２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２を吸入し、後段ＲＯ膜モジュール１４へ向けて圧送する装置である。後段加圧ポンプ１２には、後段インバータ１３から周波数が変換された駆動電力が供給される。後段加圧ポンプ１２は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

後段インバータ１３は、後段加圧ポンプ１２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。後段インバータ１３は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。後段インバータ１３には、制御部３０Ａから指令信号が入力される。後段インバータ１３は、制御部３０Ａにより入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を後段加圧ポンプ１２に出力する。

後段ＲＯ膜モジュール１４は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離されて後段加圧ポンプ１２により圧送された前段透過水Ｗ２を、前段透過水Ｗ２よりも溶存塩類が除去された後段透過水Ｗ４と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ５と、に分離する。後段ＲＯ膜モジュール１４は、単一又は複数のスパイラル型ＲＯ膜エレメントを圧力容器（ベッセル）に収容して構成される。

前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３は、図７Ａに示すように、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を、前段ＲＯ膜モジュール１０の上流側の供給水ラインＬ１へ返送するラインである。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の上流側の端部は、接続部Ｊ５４に接続されている。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の下流側の端部は、接続部Ｊ５２において、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３に接続されている。接続部Ｊ５２は、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３における接続部Ｊ５３と接続部Ｊ５１との間に配置されている。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分は、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分と共通する。

前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３には、図７Ａに示すように、リリーフ弁Ｖ４３が設けられている。リリーフ弁Ｖ４３は、常閉式の圧力作動弁であって、一次側の圧力が二次側の圧力よりも一定の圧力以上高い場合に開放される調整弁である。詳細には、リリーフ弁Ｖ４３は、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の管内圧力が予め設定された圧力以上になったときに開状態となり、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通される前段透過水Ｗ２を、接続部Ｊ５４を介して前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３に流通させるための弁である。

リリーフ弁Ｖ４３における二次側の圧力（接続部Ｊ５１での供給水Ｗ１の圧力）は、減圧弁Ｖ４２により前段加圧ポンプ８の運転圧力未満に調整される。前段透過水補給弁Ｖ３５が閉状態に制御された状態で前段加圧ポンプ８を駆動させると、リリーフ弁Ｖ４３における一次側の圧力（接続部Ｊ５４での前段透過水Ｗ２の圧力）は、二次側の圧力よりも高くなる。これにより、リリーフ弁Ｖ４３が開放されて、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２を、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３に流通させることができる。

後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ５の一部Ｗ５１を、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２へ返送するラインである。後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の上流側の端部は、後段ＲＯ膜モジュール１４の一次側出口ポート（濃縮水の出口）に接続されている。後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の下流側の端部は、接続部Ｊ６１に接続されている。接続部Ｊ６１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における中間タンク１１と後段加圧ポンプ１２との間に配置されている。

後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４は、図７Ｂに示すように、上流側から順に、接続部Ｊ６３、接続部Ｊ６２、第６逆止弁Ｖ６６、第６定流量弁Ｖ５６、及び接続部Ｊ６１が設けられている。接続部Ｊ６２には、第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３の上流側の端部が接続されている。接続部Ｊ６３には、第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４の上流側の端部が接続されている。

第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ５の残部Ｗ５２を、後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の途中から脱炭酸装置１５に送出するラインである。第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３の下流側の端部及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４の下流側の端部は、接続部Ｊ６４において、後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の上流側の端部に接続されている。後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の下流側の端部は、図７Ｃに示すように、脱炭酸装置１５に接続されている。第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４には、それぞれ、第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７、並びに第７定流量弁Ｖ５７及び第８定流量弁Ｖ５８が設けられている。

第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７により、第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４を個別に開閉することにより、濃縮水Ｗ５の送出流量を調節することができる。第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７は、それぞれ制御部３０Ａと電気的に接続されている。第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７の開閉は、制御部３０Ａから送信される駆動信号により制御される。

後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５には、第８開閉弁Ｖ１８が設けられている。第８開閉弁Ｖ１８は、後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の開閉を操作可能な手動弁である。

後段ＲＯ透過水ラインＬ２３は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４をＥＤＩスタック１６に流通させるラインである。後段ＲＯ透過水ラインＬ２３の上流側の端部は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４の二次側ポート（後段透過水Ｗ４の出口）に接続されている。後段ＲＯ透過水ラインＬ２３の下流側の端部は、図７Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１を介して、ＥＤＩスタック１６に接続されている。

後段ＲＯ透過水ラインＬ２３は、前段側透過水ラインＬ２３１と、中段側透過水ラインＬ２３２と、脱塩室流入ラインＬ２３３と、濃縮室流入ラインＬ２３４と、を有する。前段側透過水ラインＬ２３１には、上流側から順に、図７Ｂに示すように、第４逆止弁Ｖ６４、接続部Ｊ２３、及び第９開閉弁Ｖ１９が設けられている。また、第９開閉弁Ｖ１９以降には、図７Ｃに示すように、脱炭酸装置１５、接続部Ｊ３１、接続部Ｊ３２、及び第１流路切換弁Ｖ７１が設けられている。

第１流路切換弁Ｖ７１は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４を、中段側透過水ラインＬ２３２を介してＥＤＩスタック１６へ向けて流通させる流路（採水側流路）、又は、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４を介して中間タンク１１へ向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な弁である。第１流路切換弁Ｖ７１は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第１流路切換弁Ｖ７１は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第１流路切換弁Ｖ７１における流路の切り換えは、制御部３０Ａから送信される流路切換信号により制御される。

後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４を、前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられた中間タンク１１へ返送するラインである。後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４の上流側の端部は、図７Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４の下流側は、図７Ｂに示すように、中間タンク１１に接続されている。

なお、図７Ｃに示す第２実施形態において、第１流路切換弁Ｖ７１よりも下流側の部分の構成は、第１実施形態における「中段側透過水ラインＬ２１２」、「脱塩室流入ラインＬ２１３」、「濃縮室流入ラインＬ２１４」及び「透過水Ｗ２」を、それぞれ、「中段側透過水ラインＬ２３２」、「脱塩室流入ラインＬ２３３」、「濃縮室流入ラインＬ２３４」及び「後段透過水Ｗ４」としている。また、第２実施形態では、後述するＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２及び脱塩水リターンラインＬ４５の構成を除いて、第１実施形態と同様の構成である。そのため、これらの部分に関しては、第１実施形態の説明を援用して、第２実施形態の説明を省略する。

また、図７Ｃに示すように、第２実施形態における純水製造装置１Ａは、第１実施形態におけるＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２に代えて、ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２を備える。

ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２は、ＥＤＩスタック１６の濃縮室１６２から排出された濃縮水Ｗ７を、装置の外に排出するラインである。ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（濃縮室１６２の出口側）に接続されている。ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２の下流側は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。

第２流路切換弁Ｖ７２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、下流側脱塩水ラインＬ３２を介して需要箇所に向けて送出させる流路（採水側流路）、又は、脱塩水リターンラインＬ４５を介して中間タンク１１に向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な弁である。

脱塩水リターンラインＬ４５は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、脱塩水ラインＬ３の途中から、前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられた中間タンク１１へ返送するラインである。本実施形態において、脱塩水リターンラインＬ４５の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４５の下流側の端部は、中間タンク１１に接続されている。

第５圧力センサＰＳ５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の圧力を計測する機器である。第５圧力センサＰＳ５は、接続部Ｊ２２において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ２２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における後段加圧ポンプ１２と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に配置されている。第５圧力センサＰＳ５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第５圧力センサＰＳ５で測定された前段透過水Ｗ２の圧力は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第４温度センサＴＥ４及び第５温度センサＴＥ５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の温度を測定する機器である。第４温度センサＴＥ４は、図７Ａに示すように、接続部Ｊ１２において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ１２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と中間タンク１１との間に配置されている。第５温度センサＴＥ５は、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ２１において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ２１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における中間タンク１１と後段加圧ポンプ１２との間に配置されている。第４温度センサＴＥ４及び第５温度センサＴＥ５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第４温度センサＴＥ４及び第４温度センサＴＥ４で測定された前段透過水Ｗ２の温度は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第３流量センサＦＭ３は、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３を流通する後段透過水Ｗ４の流量を測定する機器である。第３流量センサＦＭ３は、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ２３において、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３に接続されている。接続部Ｊ２３は、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３における後段ＲＯ膜モジュール１４と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第３流量センサＦＭ３は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第３流量センサＦＭ３で測定された後段透過水Ｗ４の流量は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第２電気伝導率センサＥＣ２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の電気伝導率を測定する機器である。第２電気伝導率センサＥＣ２は、図７Ａに示すように、接続部Ｊ１３において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ１３は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と中間タンク１１との間に配置されている。第２電気伝導率センサＥＣ２は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第２電気伝導率センサＥＣ２で測定された前段透過水Ｗ２の電気伝導率は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

次に、第２実施形態の純水製造装置１Ａの制御部３０Ａについて説明する。第２実施形態では、制御部３０Ａにおいて、流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御は、前段ＲＯ膜モジュール１０及び後段ＲＯ膜モジュール１４に対して実行される。また、第２実施形態では、制御部３０Ａにおいて、循環比Ｒを設定又は変更する制御は、前段ＲＯ膜モジュール１０に対して実行される。

制御部３０Ａは、前段ＲＯ膜モジュール１０に対する流量フィードバック水量制御として、第１流量センサＦＭ１の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、前段加圧ポンプ８の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を前段インバータ９に出力する。

また、制御部３０Ａは、後段ＲＯ膜モジュール１４に対する流量フィードバック水量制御として、第３流量センサＦＭ３の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、後段加圧ポンプ１２の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を後段インバータ１３に出力する。

制御部３０Ａは、供給水Ｗ１の温度に基づいて、前段透過水Ｗ２の回収率制御（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。この温度フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。

制御部３０Ａは、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１（水質検出手段）により検出される水質に応じて、前段ＲＯ膜モジュール１０における循環比Ｒが、前段ＲＯ膜モジュール１０における循環比Ｒが２≦Ｒ≦１０の範囲内に収まるように（所定の循環比Ｒの範囲内に収まるように）、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、前段加圧ポンプ８の回転速度を、前段透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。

制御部３０Ａは、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１により検出される水質が向上した場合に循環比Ｒを下げるように、又は、濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１により検出される水質が低下した場合に循環比Ｒを上げるように、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を、濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御すると共に、前段加圧ポンプ８の回転速度を、前段透過水Ｗ２の流量を設定するように制御する。

第２実施形態における流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御のこれ以外の点においては、第１実施形態における流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御と同様である。そのため、第２実施形態における流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御の説明は、第１実施形態における流量フィードバック水量制御及び温度フィードフォワード回収率制御の説明を援用して、その説明を省略する。また、第２実施形態のその他の制御についても、第１実施形態の制御と実質的に同様である。

上述した第２実施形態に係る純水製造装置１Ａによれば、上述の第１実施形態に係る純水製造装置１と同様の効果が奏される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記第１及び第２実施形態において、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）は、供給水Ｗ１の水質を検出するように構成した。前記第１及び第２実施形態においては、供給水Ｗ１には、クロスフローの構成を前提に、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１ラインを介して濃縮水Ｗ３が混合される。そのため、クロスフローによりＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１ラインを介して濃縮水Ｗ３が供給水Ｗ１に混合される場合においては、供給水Ｗ１には、濃縮水Ｗ３の混合前の供給水Ｗ１（原水）と、濃縮水Ｗ３の混合後における供給水Ｗ１（原水＋濃縮水Ｗ３）と、が含まれる。したがって、水質検出手段は、濃縮水Ｗ３の混合前の供給水Ｗ１と、濃縮水Ｗ３の混合後における供給水Ｗ１とのいずれを検出するように構成してもよい。なお、原水には、軟水器２により製造された軟水、及び濾過処理装置３等の前処理装置により処理された処理水が含まれる。

また、前記第１及び第２実施形態において、水質検出手段（濁度センサＳ３、鉄濃度センサ又は第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１）は、供給水Ｗ１の水質を検出するように構成したが、これに制限されず、濃縮水Ｗ３の水質を検出するように構成してもよい。この場合には、水質検出手段により検出される濃縮水Ｗ３の水質に応じて、循環比Ｒが、所定の循環比Ｒの範囲内に収まるように、供給水Ｗ１の流量、透過水Ｗ２の流量、及び濃縮水Ｗ３の流量のうちの少なくとも一つが設定される。

また、前記第１及び第２実施形態において、水質検出手段として、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４及び第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１が設けられているが、全てのセンサを設けなくてもよく、濁度センサＳ３、鉄濃度センサＳ４及び第１ＴＯＣセンサＴＯＣ１のうちのいずれか１つ以上が設けられていればよい。

また、第１及び第２実施形態において、ＥＤＩスタック（電気脱イオンスタック）１６の代わりに、非再生型の混床式イオン交換塔を設けてもよい。この場合には、前段のＲＯ膜モジュールで分離された透過水をイオン交換樹脂床により脱イオン処理して脱イオン水を得ることができる。また、装置の運転開始直後において、水質が回復された脱イオン水を需要箇所へ供給することができる。また、イオン交換塔を用いることにより、透過水から脱イオン水を得るための処理に掛かる電力をほぼゼロにすることができる。

第１及び第２実施形態では、制御部３０は、循環比Ｒを調整する際に、透過水Ｗ２の流量及び濃縮水Ｗ３の流量を設定するように制御したが、これに制限されない。制御部３０は、循環比Ｒを調整する際に、供給水Ｗ１の流量、透過水Ｗ２の流量、及び濃縮水Ｗ３の流量のうちの少なくとも一つが設定されるように制御すればよい。

第１及び第２実施形態では、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を選択することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、例えば、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１を分岐させずに、当該ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、制御部（３０，３０Ａ）から電流値信号を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。

また、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に比例制御弁を設けた構成において、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで測定された流量値を、制御部（３０，３０Ａ）にフィードバック値として入力することにより、濃縮水Ｗ３の実際の排水流量をより正確に制御することができる。

また、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１に比例制御弁Ｖ５０を設けた構成において、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御する構成ではなく、複数の開閉弁をＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１に並列に設けて、濃縮水Ｗ３の流量を調整可能な構成としてもよい。この場合には、複数の開閉弁の開放数を選択することにより、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１を流通する濃縮水Ｗ３を調整して、ＲＯ膜モジュール７の循環比Ｒを調整することができる。

１，１Ａ 純水製造装置（逆浸透膜分離装置）
５ 加圧ポンプ
７ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
８ 前段加圧ポンプ（加圧ポンプ）
１０ 前段ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
Ｓ３ 濁度センサ（水質検出手段）
Ｓ４ 鉄濃度センサ（水質検出手段）
ＴＯＣ１ 第１ＴＯＣセンサ（水質検出手段、全有機炭素センサ）
Ｗ１ 供給水
Ｗ２ 透過水、前段透過水
Ｗ３ 濃縮水

Claims (4)

1. 供給水を透過水と濃縮水とに分離する少なくとも１つの逆浸透膜モジュールと、
   供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、
   供給水及び濃縮水のうちの少なくとも一つの水質を検出する水質検出手段と、を備え、
   前記逆浸透膜モジュールにより分離された透過水の流量に対する濃縮水の流量の比率を前記逆浸透膜モジュールにおける循環比としたときに、前記水質検出手段により検出される水質に応じて、前記逆浸透膜モジュールにおける循環比が、所定の循環比の範囲内に収まるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定される
   逆浸透膜分離装置。
2. 前記所定の循環比が２〜１０の範囲内に収まるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定される
   請求項１に記載の逆浸透膜分離装置。
3. 前記水質検出手段により検出される水質が向上した場合に前記循環比を下げるように、又は、前記水質検出手段により検出される水質が低下した場合に前記循環比を上げるように、供給水の流量、透過水の流量、及び濃縮水の流量のうちの少なくとも一つが設定される
   請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
4. 前記水質検出手段は、供給水及び濃縮水いずれかの濁度を検出する濁度検出センサ、供給水及び濃縮水いずれかの鉄濃度を検出する鉄濃度検出センサ、及び、供給水及び濃縮水いずれかの全有機炭素を検出する全有機炭素検出センサのうちのいずれか１つ以上である
   請求項１から３のいずれかに記載の逆浸透膜分離装置。

Images