JP2015039655A - イオン交換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排出される水の量を低減して、運転コストを低減することができるイオン交換装置を提供すること。【解決手段】イオン交換樹脂床211が収容される圧力タンク2と、水処理モード、再生モード及び洗浄モードを、所定の移行条件に基づく運転モード切換タイミングで切り換えるように流通手段3を制御すると共に、運転モード切換タイミングとして、水処理モードから洗浄モードに移行させる第1タイミングTIM1と、水処理モードから再生モードに移行させる第2タイミングTIM2と、を有する流通制御手段510と、を備え、流通制御手段510は、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった場合に、水処理モードから洗浄モードに移行させずに、水処理モードから再生モードに移行させるように流通手段3を制御する。【選択図】図2
Description
本発明は、硬水軟化装置等のイオン交換装置に関する。
近年、一般家庭の生活用水や食品製造業の加工用水として、軟水の特性や効能が注目されるようになり、軟水を製造するためのイオン交換装置(いわゆる、硬水軟化装置)が普及し始めている。軟水製造用のイオン交換装置は、水道水や地下水等の原水に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)を陽イオン交換樹脂により吸着して除去し、処理水である軟水を製造する。イオン交換装置は、イオン交換樹脂床を収容し、原水等の液体が導入される圧力タンクを備えている。
イオン交換装置においては、流路の切り換え状態を、圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、圧力タンクに再生液を導入することによりイオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、圧力タンクに洗浄液を導入することにより圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、に切り換えることができるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この水処理モードで行われる水処理プロセスでは、通水が長時間実行されない場合に、圧力タンク内に滞留水が長時間存在することにより、雑菌が繁殖しやすくなる。
そこで、飲用に適した安全な処理水を確保するため、特許文献1には、水処理プロセスにおいて通水流路における原水や軟水の流れが所定時間以上ない場合に(例えば、通水なしの状態で12時間が経過する毎に)洗浄モードに移行して洗浄プロセスを実行するイオン交換装置が記載されている。洗浄プロセスの実行により、圧力タンク内では、滞留水が新水に置換され、雑菌の繁殖が抑制される。また、特許文献1に記載のイオン交換装置は、水処理プロセスの実行により喪失したイオン交換能力を回復させるため、定期的に(例えば、所定の周期日数における再生時刻に)再生モードに移行して再生プロセスを実行する。特許文献1に記載のイオン交換装置においては、再生モードで行われる再生プロセスにおいて、圧力タンクに再生液を導入することによりイオン交換樹脂床を再生させる。再生プロセスの後には、洗浄プロセスが実行され、圧力タンクの内部が新水で洗浄される。
時刻再生を行うイオン交換装置においては、設定時刻との関係で、洗浄モードで洗浄プロセスを実行した直後に再生モードに移行する場合がある。再生時刻は、処理水を使用しない深夜に設定することが一般的であるので、このような状況が起こりやすい。この場合には、洗浄モードの洗浄プロセスで洗浄水が排出された直後に、再生モードの洗浄プロセスでも洗浄水が排出されることになる。そのため、連続して洗浄水が排出されるため、多量の水が廃棄されてしまい、イオン交換装置の運転コストが増加することになる。そのため、排出される水の量を低減して、運転コストを低減することができるイオン交換装置が望まれている。
本発明は、排出される水の量を低減して、運転コストを低減することができるイオン交換装置を提供することを目的とする。
本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、を有する流通手段と、前記水処理モード、前記再生モード及び前記洗浄モードを、所定の移行条件に基づく運転モード切換タイミングで切り換えるように前記流通手段を制御すると共に、前記運転モード切換タイミングとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させる第1タイミングと、前記水処理モードから前記再生モードに移行させる第2タイミングと、を有し、前記運転モード切換タイミングが第1タイミングのときに前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させ且つ前記運転モード切換タイミングが第2タイミングのときに前記水処理モードから前記再生モードに移行させるように、前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記第2タイミングの前の繰上再生可能時間帯において、前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになった場合に、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させずに、前記水処理モードから前記再生モードに移行させるように前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
また、前記繰上再生可能時間帯は、前記第2タイミング以前の第1時間帯に設定されることが好ましい。
また、前記繰上再生可能時間帯は、前記第2タイミングよりも所定時間前から前記第2タイミングまでの間の第2時間帯に設定されることが好ましい。
また、前記圧力タンクの水流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モードにおいて前記流通検知部により検知された流通状態に基づいて流通停止時間を算出する流通停止時間算出手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記流通停止時間算出手段によって算出された前記流通停止時間が第1設定時間に達した場合に前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになったとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御することが好ましい。
また、前記流通停止時間算出手段は、前記洗浄モードの終了時点で前記流通停止時間をリセットすることが好ましい。
また、前記圧力タンクの流入水量又は流出水量を検出可能な水量検出部と、前記水処理モードにおいて前記水量検出部により検出された水量データに基づいて前記圧力タンクの内部に位置する水の滞留時間を算出する滞留時間算出手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記滞留時間が第2設定時間に達した場合に前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになったとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御することが好ましい。
また、前記滞留時間算出手段は、前記圧力タンクの保有水量を分割した複数の画分に対し、当該画分毎に新水で置換された置換時刻と現在時刻との差により前記滞留時間を算出しており、前記画分毎の前記置換時刻が記憶される記憶部と、前記水量データに基づいて前記記憶部に記憶された前記画分毎の前記置換時刻を書き換える書換手段と、を備え、前記書換手段は、前記洗浄モードの終了時点で、前記記憶部に記憶された前記画分毎の前記置換時刻を全て前記洗浄モードの終了時刻に書き換えることが好ましい。
本発明によれば、排出される水の量を低減して、運転コストを低減することができるイオン交換装置を提供することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明のイオン交換装置の第1実施形態としての硬水軟化装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のイオン交換装置の第1実施形態としての硬水軟化装置1の全体構成図である。
以下、本発明のイオン交換装置の第1実施形態としての硬水軟化装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のイオン交換装置の第1実施形態としての硬水軟化装置1の全体構成図である。
硬水軟化装置1は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンやカリウムイオンへ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置1は、軟水を飲用水等の各種用水として需要箇所へ供給する目的で使用されるもので、雑菌の繁殖のない人体に安全な軟水を供給するため、装置内の滞留水を新水で置換する機能を有している。硬水軟化装置1は、家屋やマンション等の居住建物、ホテルや大衆浴場等の集客施設、食品加工装置や洗浄装置等の水使用機器などに接続される。
図1に示すように、本実施形態の硬水軟化装置1は、主として、圧力タンク2と、流通手段としてのプロセス制御バルブ3と、塩水タンク4と、流通制御手段としてのバルブ制御部510を含む制御装置5と、を備えて構成される。
圧力タンク2は、圧力タンク本体21と、蓋部材22とを備える。圧力タンク本体21は、上部に開口部を有する有底の筒状体であり、処理材である陽イオン交換樹脂ビーズからなるイオン交換樹脂床211を収容する。蓋部材22は、圧力タンク本体21の上部の開口部を閉鎖する。蓋部材22には、プロセス制御バルブ3が一体的に装着されている。圧力タンク2の詳細については後述する。
また、詳細については後述するが、プロセス制御バルブ3は、採水及び再生に関して、原水W1を圧力タンク2の頂部スクリーン241へ配液しながら、底部スクリーン242で集液することにより原水W1の下降流を生成して、処理水である軟水W2を製造する水処理プロセスST1の水(原水W1、軟水W2)の流れ;再生液である塩水W4を圧力タンク2の頂部スクリーン241へ配液しながら、底部スクリーン242で集液することにより塩水W4の下降流を生成して、イオン交換樹脂床211の全体を再生させる第1再生プロセスST4の塩水W4の流れ;及び、塩水W4を圧力タンク2の底部スクリーン242へ配液しながら、中間部スクリーン243で集液することにより塩水W4の上昇流を生成して、イオン交換樹脂床211の下部を再生させる第2再生プロセスST6の塩水W4の流れを切り換え可能なバルブである。
塩水タンク4は、イオン交換樹脂床211を再生する再生液としての塩水W4を貯留する。再生液は、陽イオン交換樹脂ビーズを用いる硬水軟化装置1では、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液等を利用できる。塩水タンク4の詳細については後述する。
圧力タンク2について、更に説明する。蓋部材22は、流体の供給及び排出を行う第1蓋流路221、第2蓋流路222及び第3蓋流路223を有する。これらの各蓋流路221、222、223は、後述するように、プロセス制御バルブ3を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
圧力タンク2内において、蓋部材22の下面側であってイオン交換樹脂床211の頂部には、樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン241が設けられている。頂部スクリーン241は、樹脂ビーズよりも小さな多数の開孔を有する(後述する底部スクリーン242及び中間部スクリーン243も同様)。第1蓋流路221は、頂部スクリーン241を介して、圧力タンク2内と連通する。頂部スクリーン241による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床211の頂部付近に設定される。頂部スクリーン241は、イオン交換樹脂床211の頂部に設けられる頂部配液部、及びイオン交換樹脂床211の頂部に設けられる頂部集液部として機能する。
圧力タンク2内において、第2蓋流路222には、圧力タンク本体21の底部付近へ延びる第1集配液管231が接続されている。第1集配液管231の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン242が設けられている。第1集配液管231は、第2蓋流路222と連通する。底部スクリーン242による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床211の底部付近に設定される。底部スクリーン242は、イオン交換樹脂床211の底部に設けられる底部配液部、及びイオン交換樹脂床211の底部に設けられる底部集液部として機能する。
圧力タンク2内において、第3蓋流路223には、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部付近へ延びる第2集配液管232が接続されている。第2集配液管232の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン243が設けられている。第2集配液管232は、第3蓋流路223と連通する。中間部スクリーン243による集水位置は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部付近に設定される。つまり、中間部スクリーン243は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部に設けられる。中間部スクリーン243は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。
第2集配液管232の内径は、第1集配液管231の外径よりも大径に設定されている。第1集配液管231及び第2集配液管232の軸芯は、いずれも圧力タンク2の軸芯と同軸上に設定されている。すなわち、第1集配液管231及び第2集配液管232は、第1集配液管231が内管に設定され且つ第2集配液管232が外管に設定された二重管構造を形成して、圧力タンク2に装着されている。
第1蓋流路221には、プロセス制御バルブ3を介して原水ラインL1が接続されている。第2蓋流路222には、プロセス制御バルブ3を介して、軟水ラインL2が接続されている。第3蓋流路223には、第5排水ラインL55が接続されている。第5排水ラインL55は、プロセス制御バルブ3の内部において、第1排水ラインL51の接続部J51に接続されている。原水ラインL1、軟水ラインL2及び第1排水ラインL51は、プロセス制御バルブ3の外部まで延びている。すなわち、原水ラインL1、軟水ラインL2及び第1排水ラインL51は、それぞれ、その一部がプロセス制御バルブ3の内部に設けられ、その残部がプロセス制御バルブ3の外部に設けられている。
詳細については後述するが、制御装置5は、後述する原水流量計61、塩水流量計62等からの信号が入力されて、入力された信号等に基づいてプロセス制御バルブ3を制御する。
プロセス制御バルブ3は、その内部に、各種のライン、弁等を備え、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄手段として機能する。具体的には、プロセス制御バルブ3は、ラインとして、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、希釈水ラインL3と、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第3塩水ラインL43と、第4塩水ラインL44と、第1排水ラインL51と、第2排水ラインL52と、第3排水ラインL53と、第4排水ラインL54と、第5排水ラインL55と、バイパスラインL6とを備える。
原水ラインL1における第1蓋流路221側の一部は、第5塩水ラインL45としても機能する。軟水ラインL2における第2蓋流路222側の一部は、第6塩水ラインL46としても機能する。原水ラインL1、軟水ラインL2の一部(後述の第6塩水ラインL46)、第4塩水ラインL44の一部(第4塩水ラインL44における接続部J21と接続部J42との間の部分)、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51は、洗浄手段として機能する。
プロセス制御バルブ3は、弁として、原水通水弁311と、軟水通水弁312と、バイパス弁313と、エゼクタ弁314と、第3排水弁315と、第2排水弁316と、第1排水弁317と、塩水弁318と、第1定流量弁322と、第2定流量弁34とを備える。また、プロセス制御バルブ3は、エゼクタストレーナ321と、エゼクタ323と、第1オリフィス324と、第2オリフィス325と、軟水ストレーナ33とを備える。
原水ラインL1には、原水W1の供給側から第1蓋流路221へ向けて順に、原水流量計61と、接続部J11と、原水通水弁311と、接続部J12と、接続部J13と、が設けられる。原水ラインL1における接続部J12と第1蓋流路221との間の部分は、第5塩水ラインL45としても機能する。原水流量計61は、プロセス制御バルブ3の外部に設けられる。
原水流量計61は、圧力タンク2の水流通の有無を原水W1の流量パルスにより検知可能であり、流通検知部として機能する。また、原水流量計61は、圧力タンク2の流入水量又は流出水量を、原水W1の流量パルスにより検出可能であり、水量検出部としても機能する。原水流量計61からの流通検知信号及び水量検出信号は、制御装置5へ入力される。原水流量計61は、瞬間流量及び積算流量を検出可能に構成された流量センサであり、例えば、接線式流量センサや軸流式流量センサを利用することができる。なお、本実施形態での原水流量計61は、水流通の有無を検知できればよいので、流量センサに替えて、接点信号をオンオフ出力するフロースイッチを採用することもできる。
軟水ラインL2には、第2蓋流路222から軟水W2の供給先へ向けて順に、接続部J21と、軟水ストレーナ33と、軟水通水弁312と、接続部J22と、が設けられる。軟水ラインL2における第2蓋流路222と接続部J21との間の部分は、第6塩水ラインL46としても機能する。軟水ストレーナ33は、軟水ラインL2を第2蓋流路222から軟水W2の供給先へ向けて流通する軟水W2中の夾雑物(樹脂ビーズの破砕片、ゴミ等)を捕捉する。
希釈水ラインL3は、その上流側の端部において、原水ラインL1の接続部J11に接続されると共に、その下流側の端部において、エゼクタ323の一次側に接続される。希釈水ラインL3には、上流側(接続部J11側)から下流側(エゼクタ323側)に向けて順に、エゼクタストレーナ321と、第1定流量弁322と、エゼクタ323と、が設けられる。
エゼクタストレーナ321は、原水W1からなる希釈水に含まれる懸濁物質を除去し、第1定流量弁322及びエゼクタ323の詰まりを防止する。第1定流量弁322は、エゼクタ323へ供給する希釈水を所定範囲の流量に調節する。エゼクタ323には、ノズル部の吐出側において、第1塩水ラインL41の下流側の端部が接続されている。エゼクタ323は、希釈水(原水W1)が前記ノズル部から吐出されるときに発生する負圧を利用して、塩水タンク4から塩水W4(例えば、塩化ナトリウムの飽和水溶液)を吸引可能に構成されている。そして、エゼクタ323において、塩水タンク4からの塩水W4は、希釈水(原水W1)によって、所定濃度(例えば、8〜12重量%)にまで希釈されるようになっている。
バイパスラインL6は、接続部J11と接続部J22とを接続する。つまり、バイパスラインL6は、原水ラインL1と軟水ラインL2とを接続する。
再生液供給ラインは、圧力タンク2と塩水タンク(再生液タンク)4とを接続するラインである。第1実施形態において、再生液供給ラインは、2本形成される。1本目の再生液供給ラインは、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第3塩水ラインL43と、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)とから構成される。2本目の再生液供給ラインは、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第4塩水ラインL44と、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)とから構成される。
第1塩水ラインL41の一端部は、塩水タンク4内に配置される。第1塩水ラインL41の他端部は、エゼクタ323の前記ノズル部に接続される。第1塩水ラインL41には、塩水タンク4からエゼクタ323に向けて順に、塩水流量計62と、塩水弁318と、が設けられる。
塩水流量計62は、プロセス制御バルブ3の外部に設けられる。塩水流量計62は、第1塩水ラインL41を流通する塩水W4又は補給水としての原水W1の流量を検出する。塩水流量計62からの検出信号は、制御装置5へ入力される。塩水流量計62は、双方向の瞬間流量及び積算流量を検出可能に構成された流量センサであり、例えば、接線式流量センサ、軸流式流量センサ、カルマン渦式流量センサ等を利用することができる。
第3塩水ラインL43の上流側の端部と、第4塩水ラインL44の上流側の端部とは、接続部J41において接続される。第2塩水ラインL42は、エゼクタ323の二次側と接続部J41とを接続する。
第3塩水ラインL43の下流側の端部は、接続部J12において第5塩水ラインL45(原水ラインL1)に接続される。第3塩水ラインL43の途中には、第1オリフィス324が設けられる。第4塩水ラインL44の下流側の端部は、接続部J21において第6塩水ラインL46(軟水ラインL2)に接続される。第4塩水ラインL44には、上流側から下流側に向けて順に、第2オリフィス325と、エゼクタ弁314と、が設けられる。第1オリフィス324及び第2オリフィス325は、後述する第2再生プロセスST6及び第2押出プロセスST7において、再生液である塩水W4又は押出水である原水W1を第2蓋流路222及び第1蓋流路221に均等に分配するためのものである。
第1排水ラインL51の下流側の端部からは、各種の排水W5が排出される。第1排水ラインL51の上流側の端部は、接続部J51において、第2排水ラインL52の下流側の端部及び第5排水ラインL55の下流側の端部に接続される。第2排水ラインL52の上流側の端部は、接続部J52において、第3排水ラインL53の下流側の端部及び第4排水ラインL54の下流側の端部に接続される。第3排水ラインL53の上流側の端部は、接続部J42において、第4塩水ラインL44に接続される。第4排水ラインL54の上流側の端部は、接続部J13において、原水ラインL1(第5塩水ラインL45)に接続される。第5排水ラインL55の上流側の端部は、第3蓋流路223に接続される。
第2排水ラインL52の途中には、第2定流量弁34が設けられる。第2定流量弁34は、圧力タンク2から排出されて第2排水ラインL52を流通する排水W5の流量を所定範囲に調節する。第3排水ラインL53の途中には、第1排水弁317が設けられる。第4排水ラインL54の途中には、第3排水弁315が設けられる。第5排水ラインL55の途中には、第2排水弁316が設けられる。
プロセス制御バルブ3において、各種の弁311〜318は、種々の作動機構及び弁構造を採用することができる。具体的には、カム機構により作動されるリフト式又はダイアフラム式の流路開閉弁や、リンク機構により作動されるスライドピストン式の流路開閉弁等が好適である。
次に、塩水タンク4について説明する。塩水タンク4は、塩水タンク本体41と、塩水ウェル42と、塩水プレート44とを備える。塩水タンク本体41は、上部が開口した有底の形状を有する。塩水ウェル42は、筒状であり、塩水タンク本体41の内側に配置される。塩水プレート44は、塩水ウェル42の外側において、塩水の貯留部(下方)と、再生塩43(例えば、粒状やペレット状の塩化ナトリウム)の貯蔵部(上方)とを、上下に区画する透水性のプレートからなる。
塩水タンク本体41の内側であって且つ塩水ウェル42の内側には、塩水ライン配置空間46が形成される。塩水ライン配置空間46には、第1塩水ラインL41の上流側の端部が配置される。塩水ウェル42の下方の側壁には、連通孔45が設けられる、連通孔45は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間46との間を連通する。そのため、塩水W4又は補給水は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間46との間を自在に流通できる。
次に、硬水軟化装置1が有する運転モード及び運転モードにおいて実行されるプロセスについて図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、第1実施形態の硬水軟化装置1の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。図3は、各プロセスにおけるプロセス制御バルブ3の開閉状態を示す図である。
硬水軟化装置1は、運転モードとして、圧力タンク2に原水W1を導入することにより処理水としての軟水W2を製造する水処理モードと、圧力タンク2に再生液としての塩水W4を導入することによりイオン交換樹脂床211を再生させる再生モードと、圧力タンク2に洗浄液としての原水W1を導入することにより圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄モードと、原水W1を塩水タンク4へ補給する補水モードと、圧力タンク2に流体を導入しない待機モードと、を有する。これら各運転モード間及び運転モードにおいて実行されるプロセスにおける流体の流れは、プロセス制御バルブ3によって以下のように制御される。
プロセス制御バルブ3は、図2に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。各運転モードは、所定の移行条件(イベント)に基づいて切り換えられる。図2中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントE1〜E8を示す。
イベントE1は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、運転モード切換タイミングが水処理モードから再生モードに移行させる第2タイミングTIM2(後述)になった場合や、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯(後述)において運転モード切換タイミングが水処理モードから洗浄モードに移行させる第1タイミングTIM1(後述)になった場合等を挙げることができる。運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になった場合としては、後述するように、内部時計部507に刻まれる現在時刻が再生モードに移行させる指定日の時刻(すなわち、再生時刻)になった時点等を挙げることができる。
イベントE2は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、逆洗浄プロセスST3から第2押出プロセスST7までを完了した場合を挙げることができる。イベントE3は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、かつ、洗浄液の積算流通時間が所定の設定時間に達した場合を挙げることができる。イベントE4は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量が所定の設定量に達した場合を挙げることができる。
イベントE5は、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、運転モード切換タイミングが水処理モードから洗浄モードへ移行させる第1タイミングTIM1(後述)になった場合等を挙げることができる。運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1(後述)になった場合としては、後述するように、圧力タンク2の水の流通停止時間TRが停止設定時間TRS(第1設定時間)に達した場合、圧力タンク2内に位置する水の滞留時間TTが滞留設定時間TTS(第2設定時間)に達した場合等を挙げることができる。
イベントE6は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、かつ、洗浄液の流通積算時間が所定の設定時間に達した場合を挙げることができる。イベントE7は、洗浄モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水W1の流通なしの連続検知時間が所定の設定時間に達した場合(断水が発生した場合)を挙げることができる。イベントE8は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水W1の流通ありの連続検知時間が所定の設定時間に達した場合(断水が復旧した場合)を挙げることができる。
プロセス制御バルブ3は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいて以下のプロセスST1〜ST10を実施する。
〔ST1〕原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる水処理プロセス(水軟化プロセス)
〔ST2〕軟水ストレーナ33を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセス
〔ST3〕洗浄水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
〔ST4〕再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
〔ST5〕押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
〔ST6〕再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
〔ST7〕押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
〔ST8〕洗浄液(濯ぎ水)としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させ、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄プロセス(リンスプロセス又は滞留水排出プロセス)
〔ST9〕原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス
〔ST10〕洗浄液の供給を待機する待機プロセス
〔ST1〕原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる水処理プロセス(水軟化プロセス)
〔ST2〕軟水ストレーナ33を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセス
〔ST3〕洗浄水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
〔ST4〕再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
〔ST5〕押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
〔ST6〕再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
〔ST7〕押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
〔ST8〕洗浄液(濯ぎ水)としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させ、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄プロセス(リンスプロセス又は滞留水排出プロセス)
〔ST9〕原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス
〔ST10〕洗浄液の供給を待機する待機プロセス
プロセス制御バルブ3における各弁311〜318の開閉は、図3に示すように、プロセスST1〜ST10毎に、制御装置5により制御される。その結果、圧力タンク2内において、プロセスST1〜ST10毎に、流体の流れが生成されるか、あるいは、流体の流れが生成されない。なお、再生モードにおいて、逆洗浄プロセスST3の前には、軟水ストレーナ33を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセスST2が設けられている。このストレーナ洗浄プロセスST2は、説明の便宜上、図2には記載せず、図3のみに記載してある。また、このストレーナ洗浄プロセスST2と逆洗浄プロセスST3との間には、塩水W4の供給を待機する再生待機プロセス(図示せず)が設けられている。
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置1の主要な制御(動作)について詳細に説明する。以下、本明細書においては、所定の条件下において、圧力タンク2内の保有水(滞留水)を系外に排出することを、適宜、「滞留水排出を実施する」ともいう。なお、水処理プロセスST1を除く各プロセスST2〜ST10においては、バイパス弁313が開放している。そのため、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流通する過剰な原水W1は、接続部J12からバイパスラインL6へ流通し、接続部J22及び軟水ラインL2を介して、軟水W2の需要箇所へ一時的に供給される。
〔水処理プロセスST1〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST1に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程で原水W1の硬度成分はナトリウムイオンへ置換され、原水W1は軟水化される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST1に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程で原水W1の硬度成分はナトリウムイオンへ置換され、原水W1は軟水化される。
イオン交換樹脂床211を通過した処理水(軟水W2)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。その後、軟水W2は、第1集配液管231、第2蓋流路222及び軟水ラインL2を介して、所定の軟水W2の需要箇所へ供給される。そして、所定量の軟水W2を採取することにより、イオン交換樹脂床211が硬度成分を置換できなくなると、再生プロセスを実施する。
〔ストレーナ洗浄プロセスST2〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST2に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる原水W1は、原水ラインL1、接続部J11、バイパスラインL6、接続部J22、軟水ラインL2、軟水ストレーナ33、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。この過程において、軟水ストレーナ33を二次側から一次側へ流れる原水W1により、軟水ストレーナ33は逆洗浄され、軟水ストレーナ33によって捕捉されていた夾雑物は、原水W1と共に、系外へ排出される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST2に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる原水W1は、原水ラインL1、接続部J11、バイパスラインL6、接続部J22、軟水ラインL2、軟水ストレーナ33、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。この過程において、軟水ストレーナ33を二次側から一次側へ流れる原水W1により、軟水ストレーナ33は逆洗浄され、軟水ストレーナ33によって捕捉されていた夾雑物は、原水W1と共に、系外へ排出される。
〔再生プロセス〕
再生プロセスは、イオン交換樹脂床211の硬度成分の除去能力(イオン交換容量)を回復させるために、逆洗浄プロセスST3〜補水プロセスST9を順次実施する(図2参照)。これらのプロセスのうち、逆洗浄プロセスST3は、特許文献等に開示されるように周知であるので、その説明を省略する。
再生プロセスは、イオン交換樹脂床211の硬度成分の除去能力(イオン交換容量)を回復させるために、逆洗浄プロセスST3〜補水プロセスST9を順次実施する(図2参照)。これらのプロセスのうち、逆洗浄プロセスST3は、特許文献等に開示されるように周知であるので、その説明を省略する。
〔再生プロセス:第1再生プロセスST4〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST4に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。この際、原水W1中の懸濁物質は、エゼクタストレーナ321により除去される。また原水W1の流量は、第1定流量弁322により所定範囲に調節される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST4に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。この際、原水W1中の懸濁物質は、エゼクタストレーナ321により除去される。また原水W1の流量は、第1定流量弁322により所定範囲に調節される。
エゼクタ323において、原水W1の通過によってノズル部(符号省略)の吐出側で負圧が発生し、第1塩水ラインL41内も負圧となる。その結果、塩水タンク4内の飽和塩水W4は、第1塩水ラインL41を介してエゼクタ323へ吸引される。そして、エゼクタ323内では、飽和塩水W4が原水W1を希釈水として所定濃度まで希釈され、再生液としての塩水W4が調製される。調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
頂部スクリーン241から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の全体を再生させる。イオン交換樹脂床211を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。使用済みの塩水W4は、第1集配液管231、第2蓋流路222、軟水ラインL2、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
第1再生プロセスST4は、いわゆる並流再生である。この並流再生では、再生液である塩水W4の供給容量が設定された再生剤量(=再生レベル×イオン交換樹脂床容量)に達すると、処理は終了し、第1押出プロセスST5へ移行する。なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量は、以下の関係を有する。
再生剤量=再生液の濃度×再生液の比重×再生液の供給容量 ・・・ (1)
再生剤量=再生液の濃度×再生液の比重×再生液の供給容量 ・・・ (1)
〔再生プロセス:第1押出プロセスST5〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST5に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST5に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
頂部スクリーン241から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211を再生させる。イオン交換樹脂床211を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第1集配液管231、第2蓋流路222、軟水ラインL2、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
〔再生プロセス:第2再生プロセスST6〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST6に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST6に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。
エゼクタ323において調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
頂部スクリーン241から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の上部を再生させる。イオン交換樹脂床211の上部を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
また、エゼクタ323において調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42の接続部J41から分流し、第4塩水ラインL44、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)及び第2蓋流路222を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、第1集配液管231を介して、底部スクリーン242から配水される。
底部スクリーン242から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を上昇流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の下部を再生させる。イオン交換樹脂床211の下部を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
第2再生プロセスST6は、部分並流再生と部分向流再生とを同時に行ういわゆるスプリット・フロー再生である。部分向流再生では、第1再生プロセスST4では再生されにくいイオン交換樹脂床211の下部が、効率的に再生される。なお、第2再生プロセスST6においてイオン交換樹脂床211の下部の流動は、再生液としての塩水W4の下降流によって抑制される。再生液である塩水W4の供給容量が設定された再生剤量に達すると、処理は終了し、第2押出プロセスST7へ移行する。なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量の関係は、上述の(1)式で示した通りである。
〔再生プロセス:第2押出プロセスST7〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST7に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST7に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
頂部スクリーン241から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211の上部を再生させる。イオン交換樹脂床211の上部を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
また、エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42の接続部J41から分流し、第4塩水ラインL44、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)及び第2蓋流路222を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、第1集配液管231を介して、底部スクリーン242から配水される。
底部スクリーン242から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を上昇流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211の下部を再生させる。イオン交換樹脂床211の下部を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。以上の再生モードにおいて、再生液としての塩水W4及び押出水としての原水W1は、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄液としても機能する。
〔洗浄プロセスST8〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST8に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、イオン交換樹脂床211を洗浄する。つまり、原水W1は、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄液として機能する。原水W1の硬度成分は、原水W1がイオン交換樹脂床211を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水W1は、軟水化される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST8に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、イオン交換樹脂床211を洗浄する。つまり、原水W1は、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄液として機能する。原水W1の硬度成分は、原水W1がイオン交換樹脂床211を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水W1は、軟水化される。
イオン交換樹脂床211を通過した処理水(軟水W2)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。その後、軟水W2は、第1集配液管231、第2蓋流路222、第6塩水ラインL46、第4塩水ラインL44、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、排水W5として系外へ排出される。
本明細書においては、この洗浄プロセスST8に移行する直前の運転モードが再生モードである場合には、洗浄プロセスST8を「リンスプロセス」と称し、洗浄プロセスST8に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである場合には、「滞留水排出プロセス」と称することとする。
〔補水プロセスST9〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST9に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、補給水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323からの補給水は、第1塩水ラインL41を介して塩水タンク4の内部へ供給される。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST9に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、補給水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323からの補給水は、第1塩水ラインL41を介して塩水タンク4の内部へ供給される。
〔待機プロセスST10〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST10に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水などの原水W1は、接続部J11からバイパスラインL6へ流通し、接続部J22及び軟水ラインL2を介して、軟水W2の需要箇所へ一時的に供給される。また、圧力タンク2内には、原水W1等の流体は導入されない。
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST10に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水などの原水W1は、接続部J11からバイパスラインL6へ流通し、接続部J22及び軟水ラインL2を介して、軟水W2の需要箇所へ一時的に供給される。また、圧力タンク2内には、原水W1等の流体は導入されない。
次に、図4〜図5Bを参照して、本実施形態に係る硬水軟化装置1の制御に係る機能について説明する。図4は、第1実施形態の硬水軟化装置1の制御に係る機能ブロック図である。図5Aは、繰上再生可能時間帯Sが第2タイミングTIM2に連続して設定された場合及び再生モードの繰り上げタイミングを説明する図である。図5Bは、繰上再生可能時間帯Sが第2タイミングTIM2から離れて設定された場合及び再生モードの繰り上げタイミングを説明する図である。
制御装置5は、硬水軟化装置1における各部を制御する。図4に示すように、制御装置5は、プロセス制御バルブ3と電気的に接続される。また、制御装置5は、硬水軟化装置1における原水流量計61及び塩水流量計62と電気的に接続され、原水流量計61からの流通検知信号及び水量検出信号並びに塩水流量計62からの流量信号を受信する。
制御装置5は、第1タイミング判定部501と、流通停止時間算出手段としての流通停止時間算出部502と、流通停止時間判定部503と、第2タイミング判定部506と、内部時計部507と、繰上時間帯判定部508と、洗浄手段制御手段としてのバルブ制御部510と、メモリ部520と、を含んで構成される。
第1タイミング判定部501は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったか否かを判定する。第1タイミングTIM1とは、運転モード切換タイミングのうち、運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行させるタイミングである。第1タイミング判定部501は、流通停止時間算出部502(後述)によって算出された流通停止時間TRが停止設定時間TRS(第1設定時間)に達したと流通停止時間判定部503(後述)により判定された場合(図6のステップST204がYESの場合)には、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定する。
流通停止時間算出部502は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になるまでの時間を計時するタイマであり、水処理モードにおいて、原水流量計61(流通検知部)により検知された流通状態に基づいて流通停止時間TRを算出(計時)する。具体的には、流通停止時間算出部502は、原水流量計61からの流量パルス入力がない状態が所定時間(例えば、30秒間)継続したときに「水流通なしを検知」と判断し、流通停止時間TRの計時を開始する(図7のステップST202〜ST203参照)。逆に、流通停止時間算出部502は、原水流量計61からの流量パルス入力がある状態が所定時間(例えば、10秒間)継続した場合に、「水流通ありを検知」と判断し、それまで計時された流通停止時間TRをリセットする(図7のステップST206〜ST207参照)。また、流通停止時間算出部502は、洗浄モード移行前の運転モードに関わらず、洗浄モードから水処理モードに復帰するときに、それまで計時された流通停止時間TRをリセットする。
流通停止時間判定部503は、所定の停止設定時間TRSをメモリ部520から読み込むと共に、流通停止時間算出部502によって算出された流通停止時間TRが、停止設定時間TRSに達したか否かを判定する(図7のステップST204参照)。この停止設定時間TRSは、上記流通停止時間TRの閾値であり、水の滞留によって圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限の100CFU/mLを超えたり、臭いや色が軟水W2に付いたりしないようにすることができる許容時間である。つまり、この停止設定時間TRSは、飲用に適した人体に安全な品質の軟水W2を得ることができる停止時間の上限閾値を勘案して設定され、例えば、6〜24時間に設定される。
第2タイミング判定部506は、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になったか否かを判定する。第2タイミングTIM2とは、運転モード切換タイミングのうち、運転モードを水処理モードから再生モードに移行させるタイミングである。第2タイミングTIM2は、イオン交換樹脂床211を再生させるために、圧力タンク2に再生液を導入する必要があるタイミングに設定される。本実施形態においては、第2タイミングTIM2として、再生日及び再生時刻を指定して設定する。再生日としては、再生モードに移行させる周期(1〜14日の任意の希望周期)や、再生モードに移行させる曜日(月曜日〜日曜日の任意の希望曜日)を設定する。一方、再生時刻としては、ユーザーが軟水W2を使用しない時間帯の任意時刻(例えば、午前2時〜4時)を設定する。第2タイミング判定部506は、内部時計部507(後述)から取得した現在時刻が再生日の再生時刻となった時点で、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になったと判定し、再生開始信号をバルブ制御部510に出力する。
内部時計部507は、いわゆるカレンダークロックであり、現在の日時(現在時刻)を刻む時計機能を有する。内部時計部507の内蔵メモリには、最新の時計情報(年/月/日/時/分/曜日)が記憶されており、第2タイミング判定部506からは、この時計情報を参照可能になっている。
繰上時間帯判定部508は、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった否かを判定する。繰上再生可能時間帯Sとは、図5Aに示すように、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になる前に、再生モードへ繰り上げて移行させることが可能な時間帯である。ここで、繰上再生可能時間帯Sは、第2タイミングTIM2以前の第1時間帯S1に設定される。本実施形態においては、繰上再生可能時間帯Sは、第1時間帯S1のうち、第2タイミングTIM2よりも所定時間前から第2タイミングTIM2までの間の第2時間帯S2に設定される。この第2時間帯S2は、第1時間帯S1に含まれる時間帯であって、第2タイミングTIM2から連続する時間帯である。例えば、繰上再生可能時間帯Sは、第2タイミングTIM2よりも3時間前から第2タイミングTIM2までの間の時間帯に設定される。
なお、繰上再生可能時間帯Sにおける第1時間帯S1は、第2タイミングTIM2の前の時間帯であって、第2タイミングTIM2から連続する時間帯と第2タイミングTIM2に連続していない時間帯との両方を含む時間帯である。繰上再生可能時間帯Sは、図5Bに示すように、第2タイミングTIM2の前の時間帯であって、第2タイミングTIM2に連続していない時間帯に設定されてもよい。
具体的には、繰上時間帯判定部508は、運転モード切換タイミングが図5A及び図5Bに示す(a)のタイミングで第1タイミングTIM1になった場合には、第1タイミングTIM1は、繰上再生可能時間帯Sではない。また、運転モード切換タイミングが図5A及び図5Bに示す(b)のタイミングで第1タイミングTIM1になった場合には、繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になっている。
バルブ制御部510は、水処理モード、再生モード及び洗浄モードを、所定の移行条件に基づいて運転モード切換タイミングで切り換えるように、プロセス制御バルブ3を制御する。運転モード切換タイミングとして、水処理モードから洗浄モードに移行させる第1タイミングTIM1と、水処理モードから再生モードに移行させる第2タイミングTIMと、がある。バルブ制御部510は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1のときに水処理モードから洗浄モードに移行させ、且つ、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2のときに水処理モードから再生モードに移行させるように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
前述したように、第1タイミング判定部501は、流通停止時間算出部502によって算出された流通停止時間TRが停止設定時間TRS(第1設定時間)に達したと流通停止時間判定部503により判定された場合に、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定する。そして、バルブ制御部510は、第1タイミング判定部501によるこの判定結果に基づいて、水処理モードから洗浄モードに移行するように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
また、前述したように、第2タイミング判定部506は、内部時計部507から取得した現在時刻が再生日の再生時刻となった時点で、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になったと判定し、再生開始信号をバルブ制御部510に出力する。そして、バルブ制御部510は、第2タイミング判定部506からの再生開始信号を受けて、水処理モードから再生モードに移行するように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
また、バルブ制御部510は、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった場合に、水処理モードから洗浄モードに移行させずに、水処理モードから再生モードに移行させるように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
具体的には、バルブ制御部510は、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが、図5A及び図5Bに示す(b)のタイミングで第1タイミングTIM1になった場合に、再生モードへ繰り上げて移行させるように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。一方、バルブ制御部510は、繰上再生可能時間帯Sの範囲外において、運転モード切換タイミングが、図5A及び図5Bに示す(a)のタイミングで第1タイミングTIM1になった場合に、洗浄モードへそのまま移行させるように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
メモリ部520は、硬水軟化装置1の制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部520は、硬水軟化装置1の各種運転モードを動作させる制御プログラム、各種計算値(例えば、流通停止時間算出部502によって算出された流通停止時間TR)、各種設定値(例えば、第2タイミングTIM2に係る再生日及び再生時刻,停止設定時間TRS,繰上再生可能時間帯S)等を記憶する。
次に、硬水軟化装置1における第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて再生モードに繰り上げて実行する制御について、図6を参照しながら、説明する。図6は、第1実施形態の硬水軟化装置1の再生モードを繰り上げて実行する制御を示すフローチャートである。このフローチャートによる制御においては、まず、水処理モード(水処理プロセスST1を実行)での処理を実行している。
図6に示すように、ステップST101において、内部時計部507は、現在時刻を刻んでいる。内部時計部507の作動は、制御装置5の電源を投入することにより開始される。内部時計部507の日時合わせは、制御装置5に備えられた操作パネルを介して行われる。次に、ステップST102において、繰上時間帯判定部508は、繰上再生可能時間帯Sをメモリ部520から読み込む。
ステップST103において、第1タイミング判定部501は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったか否かを判定する。本発明に係る硬水軟化装置1は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1のときに水処理モードから洗浄モードに移行させるように、バルブ制御部510に運転制御されている。なお、第1タイミングTIM1の判定の動作の詳細については後述する。運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定された場合(YES)には、処理は、ステップST104に進む。運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になっていないと判定された場合(NO)には、処理は、後述するステップST112に進む。
ステップST104において、繰上時間帯判定部508は、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった時間帯が繰上再生可能時間帯Sであるか否かを判定する。運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった時刻が繰上再生可能時間帯Sである場合(YES)には、洗浄モードを実行せずに再生モードを繰り上げて実行させるために、処理は、ステップST105に進む。運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった時刻が繰上再生可能時間帯Sでない場合(NO)には、洗浄モードをそのまま実行させるために、処理は、ステップST109に進む。
ステップST105において、バルブ制御部510は、プロセス制御バルブ3の運転モードを、水処理モードから再生モードに移行させる。これにより、図2に示すように、逆洗浄プロセスST3、第1再生プロセスST4、第1押出プロセスST5、第2再生プロセスST6、第2押出プロセスST7が順に実行される。ステップST106において、バルブ制御部510は、プロセス制御バルブ3の運転モードを、再生モードから洗浄モードに移行させる。これにより、図2に示すように、リンスプロセスが実行される。
ステップST107において、流通停止時間算出部502は、計時した流通停止時間TRをリセットする。ステップST108において、バルブ制御部510は、プロセス制御バルブ3の運転モードを、再生モードから水処理モードに復帰させる。これにより、水処理プロセスST1が実行されて、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)。
ステップST109(ステップST104でNO)において、バルブ制御部510は、プロセス制御バルブ3の運転モードを、水処理モードから洗浄モードに移行させる。これにより、図2に示すように、滞留水排出プロセスST8が実行される。ステップST109において、原水流量計61からの流通検知信号に基づく水の流通積算時間が所定の設定時間T2に達すると、滞留水排出プロセスの実施(圧力タンク2の内部を洗浄)を終了し、ステップST110へ進む(図2のイベントE6が発生)。
硬水軟化装置1が家庭用として使用される場合、滞留水排出プロセスST8は、具体的には、次のように実施される。バルブ制御部510は、イオン交換樹脂床211での原水W1(洗浄液)の線速度を5〜60m/hの範囲に設定する。洗浄液の線速度は、洗浄手段としてのプロセス制御バルブ3に組み込まれた第2定流量弁34により、圧力タンク2から排出される排水W5の流量を所定範囲に調節することにより設定される。他の構成としては、例えば第1排水弁317を比例制御弁とし、その開度を調節することによっても、線速度を所望の範囲に設定することができる。なお、原水W1(洗浄液)の線速度とは、原水W1の流量をイオン交換樹脂床211の横断面積で除したものであり、次式で示される。
線速度[m/h]=流量[m3/h]÷横断面積[m2] ・・・ (2)
線速度[m/h]=流量[m3/h]÷横断面積[m2] ・・・ (2)
また、バルブ制御部510は、イオン交換樹脂床211に対する原水W1の量を、停止設定時間TRSが長い場合には多く設定し、停止設定時間TRSが短い場合には少なく設定する。例えば、停止設定時間TRSが6〜24時間に設定される場合に、バルブ制御部510は、イオン交換樹脂床211に対する原水W1(洗浄液)の量を6〜12BVの範囲に設定する。第2定流量弁34等によって排水W5の流量が規定されるため、洗浄液の量は、滞留水排出プロセスST8の実施時間を変更することにより設定される。
また、洗浄液としての原水W1は、塩素を含む水を用いることができる。この場合、バルブ制御部510は、イオン交換樹脂床211の単位樹脂量に対して少なくとも0.5mgCl/L−Rの塩素量を接触させるように、プロセス制御バルブ3による滞留水排出プロセスST8の実施時間を制御する。なお、塩素は、原水W1に元から含まれる残留塩素であってもよいし、原水W1に別途添加した次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤であってもよい。
ステップST110において、流通停止時間算出部502は、計時した流通停止時間TRをリセットする。ステップST111において、バルブ制御部510は、プロセス制御バルブ3の運転モードを、洗浄モードから水処理モードに復帰させる。これにより、水処理プロセスST1が実行される。
ステップST112において、第2タイミング判定部506は、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になったか否かを判定する。本発明に係る硬水軟化装置1は、運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2のときに水処理モードから再生モードに移行させるように、バルブ制御部510に運転制御されている。運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2になったと判定された場合(YES)には、処理は、ステップST105に進む。第2タイミングTIM2になっていないと判定された場合(NO)には、処理は、ステップST103に戻る。
次に、図6のステップST103における第1タイミングTIM1の判定の動作について、図7を参照しながら説明する。図7は、第1実施形態の硬水軟化装置1において流通停止時間TRに基づいて運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定される制御を示すフローチャートである。第1タイミングTIM1の判定は、圧力タンク2の水流通の有無に基づいて行われる。
図7に示すように、ステップST201において、流通停止時間判定部503は、停止設定時間TRSをメモリ部520から読み込む。ステップST202において、流通停止時間算出部502は、原水流量計61により検知された流通状態に基づいて、圧力タンク2への水流通の停止を判定する。すなわち、流通停止時間算出部502は、原水流量計61からの流量パルス入力(流通検知信号)がない状態が所定時間(例えば、30秒間)継続したときに「水流通なしを検知」と判断し、処理は、ステップST203へ進む。なお、ここでの所定時間は、需要箇所で水が使用されていないことを確認するための時間である。一方、原水流量計61からの流量パルス入力がない状態が所定時間継続しなかったときは、第2タイミングTIM2に達したか否かを判定するため、処理は、図6におけるステップST112に進む。
ステップST203において、流通停止時間算出部502は、流通停止時間TRの算出(計時)を開始する。続くステップST204において、流通停止時間判定部503は、流通停止時間算出部502によって算出された流通停止時間TRが、ステップST201で読み込まれた停止設定時間TRS(第1設定時間)に達したか否かを判定する。流通停止時間TRが停止設定時間TRSに達した場合(YES)には、水の滞留によって圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限を超えるおそれがあるため、処理は、ステップST205へ進む。一方、流通停止時間TRが停止設定時間TRSに達していない(NO)場合には、圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限を超えるおそれがないため、処理は、ステップST206に進む。
ステップST205において、流通停止時間TRが停止設定時間TRSに達したため、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったとして、処理は、図6におけるステップST104に進む。
ステップST206(ステップST204でNO)において、流通停止時間算出部502は、原水流量計61により検知された流通状態に基づいて、圧力タンク2への水流通の再開を判定する。すなわち、流通停止時間算出部502は、原水流量計61からの流量パルス入力(流通検知信号)がある状態が所定時間(例えば、10秒間)継続したときに「水流通ありを検知」と判断し、処理は、ステップST207へ進む。なお、ここでの所定時間は、需要箇所で水が使用されていることを確認するための時間である。一方、原水流量計61からの流量パルス入力がある状態が所定時間継続しなかったときは、処理は、ステップST204に戻る。
ステップST207において、流通停止時間算出部502は、それまで計時された流通停止時間TRをリセットする。その後、処理は、ステップST112に進む。
本実施形態の硬水軟化装置1によれば、例えば、以下に示す効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置1は、イオン交換樹脂床211が収容される圧力タンク2と、処理水W2を製造する水処理モードと、イオン交換樹脂床211を再生させる再生モードと、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄モードと、を有するプロセス制御バルブ3と、水処理モード、再生モード及び洗浄モードを、所定の移行条件に基づく運転モード切換タイミングで切り換えるようにプロセス制御バルブ3を制御すると共に、運転モード切換タイミングとして、水処理モードから洗浄モードに移行させる第1タイミングTIM1と、水処理モードから再生モードに移行させる第2タイミングTIM2と、を有し、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1のときに水処理モードから洗浄モードに移行させ且つ運転モード切換タイミングが第2タイミングTIM2のときに水処理モードから再生モードに移行させるように、プロセス制御バルブ3を制御する流通制御手段510と、を備え、流通制御手段510は、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった場合に、水処理モードから洗浄モードに移行させずに、水処理モードから再生モードに移行させるようにプロセス制御バルブ3を制御する。
そのため、第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった場合に、洗浄モードの実行を省略して、再生モードを繰り上げて実行することができる。これにより、滞留水排出プロセスの実行に伴う水の排出の回数を低減することができる。従って、滞留水排出プロセスにおいて排出される水の量を低減して、運転コストを低減することができる。
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、繰上再生可能時間帯Sは、第2タイミングTIM2以前の第1時間帯S1に設定される。そのため、第2タイミングTIM2の前において、繰上再生可能時間帯Sを第1時間帯S1に設定することにより、再生モードを繰り上げて実行することができる。
特に、繰上再生可能時間帯Sが、第2タイミングTIM2よりも所定時間前から第2タイミングTIM2の間の第2時間帯S2に設定された場合(図5A参照)には、再生モードまでの残り時間が少ない繰上再生可能時間帯Sにおいて、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になった場合に、洗浄モードの実行を省略して、再生モードを繰り上げて実行することができる。これにより、滞留水排出プロセスに替えてリンスプロセスを行うことになり、排出される水の量を低減しつつ雑菌の増殖を抑制することができる。
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、圧力タンク2の水流通の有無を検知可能な原水流量計61と、水処理モードにおいて原水流量計61により検知された流通状態に基づいて流通停止時間TRを算出する流通停止時間算出部502と、を備え、バルブ制御部510は、流通停止時間算出部502によって算出された流通停止時間TRが停止設定時間TRS(第1設定時間)に達した場合に運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったとして、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ3を制御する。そのため、バルブ制御部510は、圧力タンク2の内部の水が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすい場合にのみ、洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ3を制御する。これにより、滞留水排出プロセスを効率的に実行することができ、原水W1の節水を図ることができる。その結果、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置1の運転コストを一層低減することができる。
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、流通停止時間算出部502は、洗浄モードの終了時点で流通停止時間TRをリセットする。これにより、適切な洗浄モードへの移行のタイミングを保持することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る硬水軟化装置1について、図1及び図8〜図10を参照しながら説明する。図1は、本発明のイオン交換装置の第2実施形態としての硬水軟化装置1の全体構成図である。図8は、第2実施形態の硬水軟化装置1の制御に係る機能ブロック図である。図9は、圧力タンク2の保有水量を分割した複数の画分KA1〜KANについて説明する図である。図10は、複数の画分がKA1〜KA7の7個の場合について、圧力タンク2に水が滞留する様子を説明する図である。
次に、本発明の第2実施形態に係る硬水軟化装置1について、図1及び図8〜図10を参照しながら説明する。図1は、本発明のイオン交換装置の第2実施形態としての硬水軟化装置1の全体構成図である。図8は、第2実施形態の硬水軟化装置1の制御に係る機能ブロック図である。図9は、圧力タンク2の保有水量を分割した複数の画分KA1〜KANについて説明する図である。図10は、複数の画分がKA1〜KA7の7個の場合について、圧力タンク2に水が滞留する様子を説明する図である。
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。
第2実施形態においては、第1実施形態の制御装置5の構成について制御装置5Aとする点について主に異なる。制御装置5Aは、第1実施形態の制御装置5が流通停止時間算出部502及び流通停止時間判定部503を備えているのに対して、これらに代えて、滞留時間算出手段としての滞留時間算出部504、滞留時間判定部505及び書換部509を備える点において、第1実施形態における制御装置5の構成と主に異なる。
また、第2実施形態の原水流量計61は、圧力タンク2の流入水量又は流出水量を、原水W1の流量パルスにより検出可能な水量検出部とされている。原水流量計61からの水量検出信号は、制御装置5Aへ入力される。原水流量計61は、瞬間流量及び積算流量を検出可能に構成された流量センサである。
第2実施形態における制御装置5Aは、図8に示すように、第1タイミング判定部501と、滞留時間算出手段としての滞留時間算出部504と、滞留時間判定部505と、第2タイミング判定部506と、内部時計部507と、繰上時間帯判定部508と、書換手段としての書換部509と、洗浄手段制御手段としてのバルブ制御部510と、記憶部としてのメモリ部520と、を含んで構成される。
第1タイミング判定部501は、滞留時間算出部504(後述)によって算出された滞留時間TTが滞留設定時間TTS(第2設定時間)に達したと滞留時間判定部505(後述)により判定された場合(図12のステップST407がYESの場合)には、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定する。
滞留時間算出部504は、水処理モードにおいて、原水流量計61により検出された水量データに基づいて、圧力タンク2の内部に位置する水の滞留時間TTを算出(計時)する。ここで、圧力タンク2の内部に位置する水とは、圧力タンク2の内部に保有水として存在している原水W1及び軟水W2を意味する。本実施形態においては、滞留時間TTは、圧力タンク2の内部に存在する水のうち、最も長時間に亘って存在する水の滞留時間として算出される。
滞留時間算出部504は、圧力タンク2の保有水量を分割した複数の画分KA1〜KAN(図10等参照)に対し、これらの画分KA1〜KAN毎に新水(原水W1)で置換された置換時刻と現在時刻との差により滞留時間TTを算出している。
具体的には、図9に示すように、圧力タンク2の保有水量をN個の画分KA1〜KANに分割する。ここで、圧力タンク2の保有水量は、Lである。N個の画分KA1〜KANは、上方側から下方側に向けて、KA1〜KANである。各画分KA1〜KANの容量は、L/Nである。通水方向は、上方側から下方側に向かう方向である。
このような条件において、滞留時間算出部504は、原水流量計61からの流量パルス入力に基づいて、圧力タンク2の流入水量(水量データ)を算出する。なお、流量センサを軟水ラインL2に設けることもでき、この場合は、滞留時間算出部504は、圧力タンク2の流出水量を算出する。
滞留時間算出部504は、圧力タンク2への水流入が停止された時点で、圧力タンク2におけるN個の画分KA1〜KANにおいて、次の(3)式により、全画分のうち流入水量が占める個数Xを算出する。
X=流入水量/(L/N) ・・・ (3)
なお、Xは、0<X<Nの整数である。そこで、各画分KA1〜KANについて、全量が新水で置換された画分の個数のみをカウントするように、式(3)の計算結果において、Xは、小数点以下を切り捨てられる。
X=流入水量/(L/N) ・・・ (3)
なお、Xは、0<X<Nの整数である。そこで、各画分KA1〜KANについて、全量が新水で置換された画分の個数のみをカウントするように、式(3)の計算結果において、Xは、小数点以下を切り捨てられる。
ここで、圧力タンク2の上方側から新水が通水されることにより、上方側からX個の画分KA1〜KANにおいて、圧力タンク2の保有水が順次新水と置換されることになる。後述する書換部509は、新水で置換されたX個の画分KA1〜KANを対象として、後述するメモリ部520に記憶された画分毎の置換時刻を、現在時刻に書き換える。そして、書換部509は、新水が圧力タンク2に通水される毎に、画分KA1〜KANそれぞれについて、新水で置換された置換時刻を現在時刻に書き換える。また、新水が通水される前に圧力タンク2の内部に存在していた水は、下方側にスライドして移動され、移動先の画分において、移動前の置換時刻に書き換えられる。この画分KA1〜KANにおいて置換時刻が書き換えの動作は、繰り返して行われる。
また、書換部509は、洗浄モード移行前の運転モードに関わらず、洗浄モードから水処理モードに復帰するときに、メモリ部520に記憶された全ての画分KA1〜KANにおける置換時刻を、洗浄モードの終了時刻に書き換える。これにより、複数の画分KA1〜KANにおける置換時刻が洗浄モードの終了時刻に書き換えられるため、滞留時間算出部504は、洗浄モードの終了時刻を起点として、滞留時間TTを算出することができる。
更に理解を容易にするために、図10に示すように圧力タンク2の保有水量を分割した複数の画分がKA1〜KA7の7個の場合について説明する。まず、時刻T0において、洗浄モードが実行されたとする。滞留水排出プロセス又はリンスプロセスでは、圧力タンク2に保有水量(容量L)を超える新水(例えば、上述した6〜12BVの洗浄液)が通水される。これにより、圧力タンク2の保有水は、全て新水に入れ替わる。ここで、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分KA1〜KA7の全てについて置換時刻を現在時刻T0(洗浄モードの終了時刻)に書き換える。
次に、時刻T1において、保有水量が入れ替わらない程度の少量の軟水W2が使用され、圧力タンク2の上方側から画分KA1〜KA3の3個分の新水(容量(3/7)L)が通水されたとする。ここで、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分毎の置換時刻のうち、新水で置換された画分KA1〜KA3の置換時刻を現在時刻T1に書き換える。一方、書換部509は、新水で置換されなかった画分KA4〜KA7については、置換時刻の書き換えを行わず、既に記憶されている時刻T0を保持する。
次に、時刻T2において、保有水量が入れ替わらない程度の少量の軟水W2が使用され、圧力タンク2の上方側から画分KA1及びKA2の2個分の新水(容量(2/7)L)が通水されたとする。時刻T2においては、時刻T1において画分KA1〜KA3に位置していた水は、画分KA3〜KA5に移動していると共に、時刻T1において画分KA4及びKA5に位置していた水は、画分KA6〜及びKA7に移動している。ここで、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分KA1及びKA2の置換時刻を、現在時刻T2に書き換える。更に、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分KA3〜KA5に移動した滞留水の置換時刻を時刻T1(移動前の置換時刻)に置き換えると共に、画分KA6〜及びKA7に移動した滞留水の置換時間を時刻T0(移動前の置換時刻)に保持する。
次に、時刻T3において、保有水量が入れ替わらない程度の少量の軟水W2が使用され、圧力タンク2の上方側から画分KA1及びKA2の2個分の新水(容量(2/7)L)が通水されたとする。時刻T3においては、時刻T2において画分KA3〜KA5に位置していた水が画分KA5〜KA7に移動していると共に、時刻T2において画分KA1及びKA2に位置していた水が画分KA3及びKA4に移動している。ここで、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分KA1及びKA2の置換時刻を、現在時刻T3に書き換える。更に、書換部509は、後述するメモリ部520に記憶された画分KA3及びKA4に移動した滞留水の置換時刻を時刻T2(移動前の置換時刻)に置き換えると共に、後述するメモリ部520に記憶された画分KA5〜KA7に移動した滞留水の置換時刻を時刻T1(移動前の置換時刻)に置き換える。この画分KA1〜KA7において置換時刻が書き換えられる動作は、繰り返して行われる。
この状態において、滞留時間算出部504は、複数の画分KA1〜KA7それぞれにおいて、置換時刻と現在時刻との差により、滞留時間TTを算出する。
滞留時間判定部505は、所定の滞留設定時間TTSをメモリ部520から読み込むと共に、滞留時間算出部504によって算出された複数の画分KA1〜KA7それぞれの滞留時間TTが、滞留設定時間TTSに達したか否かを判定する(図12のステップST407参照)。この滞留設定時間TTSは、上記滞留時間TTの閾値であり、水の滞留によって圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限の100CFU/mLを超えたり、臭いや色が軟水W2に付いたりしないようにすることができる時間である。つまり、この滞留設定時間TTSは、飲用に適した人体に安全な品質の軟水W2を得ることができる滞留時間TTの上限閾値を勘案して設定され、例えば、6〜24時間に設定される。
前述したように、第1タイミング判定部501は、滞留時間算出部504によって算出された画分毎の滞留時間TTのうち、いずれかの滞留時間TTが滞留設定時間TTS(第2設定時間)に達したと滞留時間判定部505により判定された場合に、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定する。そして、バルブ制御部510は、第1タイミング判定部501によるこの判定結果に基づいて、水処理モードから洗浄モードに移行するように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御する。
メモリ部520は、硬水軟化装置1の制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部520は、硬水軟化装置1の各種運転モードを動作させる制御プログラム、各種計算値(例えば、滞留時間算出部504によって算出された滞留時間TT)、各種設定値(例えば、第2タイミングTIM2に係る再生日及び再生時刻,滞留設定時間TTS,繰上再生可能時間帯S)等を記憶する。また、メモリ部520は、複数の画分KA1〜KANにおける水の置換時刻を記憶する。メモリ部520記憶された水の置換時刻は、複数の画分KA1〜KAN毎に、書換部509により書き換えられる。
次に、第2実施形態の硬水軟化装置1における第2タイミングTIM2の前の繰上再生可能時間帯Sにおいて再生モードに繰り上げて実行する制御について、図11を参照しながら、説明する。図11は、第2実施形態の硬水軟化装置1の再生モードを繰り上げて実行する制御を示すフローチャートである。このフローチャートによる制御においては、まず、水処理モード(水処理プロセスST1を実行)での処理を実行している。
第2実施形態においては、図11におけるステップST307及びST310以外は、第1実施形態に係る図6の制御の動作と同じである。そのため、図11における第2実施形態のステップST301〜ST306、ST308〜ST309、ST311、ST312の制御の動作の説明については、図6における第1実施形態のステップST101〜ST106、ST108〜ST109、ST111、ST112の制御の動作の説明をそれぞれ援用して、その説明を省略する。
図11に示すステップST307及びST310において、書換部509は、洗浄モードの終了時点で、メモリ部520に記憶された画分KA1〜KAN毎の置換時刻を洗浄モードの終了時刻に書き換える。これにより、複数の画分KA1〜KANにおける置換時刻が洗浄モードの終了時刻に書き換えられるため、滞留時間算出部504は、洗浄モードの終了時刻を起点として、圧力タンク2内の滞留水の滞留時間を算出することができる。
次に、第2実施形態において、第1タイミングTIM1の判定について、図12を参照しながら説明する。図12は、第2実施形態の硬水軟化装置1において滞留時間TTに基づいて運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったと判定される制御を示すフローチャートである。第2実施形態における第1タイミングTIM1の判定は、圧力タンク2の内部に位置する水の滞留時間TTに基づいて行われる。
図12に示すように、ステップST401において、滞留時間判定部505は、滞留設定時間TTSをメモリ部520から読み込む。ステップST402において、滞留時間算出部504は、原水流量計61により検知された流通状態に基づいて、圧力タンク2への入水の開始を判定する。すなわち、滞留時間算出部504は、原水流量計61からの流量パルス入力(流通検知信号)がある状態が所定時間(例えば、10秒間)継続したときに「水流通ありを検知」と判断し、処理は、ステップST403へ進む。なお、ここでの所定時間は、需要箇所で水が使用されていることを確認するための時間である。一方、原水流量計61からの流量パルス入力がある状態が所定時間継続しなかったときは、処理は、ステップST402を繰り返す。
ステップST403において、滞留時間算出部504は、原水流量計61からの流量パルス入力(水量検出信号)に基づいて、圧力タンク2の流入水量(水量データ)を算出する。ステップST404において、滞留時間算出部504は、原水流量計61により検知された流通状態に基づいて、圧力タンク2への入水の停止を判定する。すなわち、滞留時間算出部504は、原水流量計61からの流量パルス入力(流通検知信号)がない状態が所定時間(例えば、30秒間)継続したときに「水流通なしを検知」と判断して流入水量の算出を終了し、処理は、ステップST405へ進む。なお、ここでの所定時間は、需要箇所で水が使用されていないことを確認するための時間である。一方、原水流量計61からの流量パルス入力がない状態が所定時間継続しなかったときは、処理は、ステップST403へ戻り、流入水量の算出を継続する。
ステップST405において、書換部509は、得られた水量データに基づいてメモリ部520に記憶された画分KA1〜KANにおける置換時刻を書き換える。ステップST406において、滞留時間算出部504は、画分KA1〜KANそれぞれの水の滞留時間を算出する。具体的には、滞留時間算出部504は、複数の画分KA1〜KAN(図9等参照)それぞれにおいて、置換時刻と現在時刻との差により滞留時間TTを算出する。
ステップST407において、滞留時間判定部505は、滞留時間算出部504によって算出された画分KA1〜KANの滞留時間TTのいずれかが、ステップST401で読み込まれた滞留設定時間TTSに達したか否かを判定する。いずれかの画分の滞留時間TTが滞留設定時間TTSに達した場合(YES)には、水の滞留によって圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限を超えるおそれがあるため、処理は、ステップST408へ進む。一方、全ての画分の滞留時間TTが滞留設定時間TTSに達していない(NO)場合には、圧力タンク2内の一般細菌数が水道水基準上限を超えるおそれがないため、処理は、図11におけるステップST312に進む。
ステップST408において、滞留時間TTが滞留設定時間TTSに達したため、運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったとして、処理は、図11におけるステップST304に進む。
上述した第2実施形態に係る硬水軟化装置1によれば、上述の第1実施形態に係る硬水軟化装置1と同様の効果が奏される。具体的には、以下のような効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置1においては、圧力タンク2の流入水量又は流出水量を検出可能な原水流量計61と、水処理モードにおいて原水流量計61により検出された水量データに基づいて圧力タンク2の内部に位置する水の滞留時間TTを算出する滞留時間算出部504と、を備え、バルブ制御部510は、滞留時間算出部504によって算出された滞留時間TTが滞留設定時間TTS(第2設定時間)に達した場合に運転モード切換タイミングが第1タイミングTIM1になったとして、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ3を制御する。そのため、第1実施形態と同様に、バルブ制御部510は、圧力タンク2の水が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすい場合にのみ、洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ3を制御する。これにより、滞留水排出プロセスを効率的に実行することができ、原水W1の節水を図ることができる。その結果、第1実施形態と同様に、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置1の運転コストを一層低減することができる。
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、滞留時間算出部504は、圧力タンク2の保有水量を分割した複数の画分KA1〜KANに対し、当該画分毎に新水で置換された置換時刻と現在時刻との差により滞留時間TTを算出しており、画分KA1〜KAN毎の置換時刻が記憶されるメモリ部520と、水量データに基づいてメモリ部520に記憶された画分毎の置換時刻を書き換える書換部509と、を備え、書換部509は、洗浄モードの終了時点で、メモリ部520に記憶された画分KA1〜KAN毎の置換時刻を全て洗浄モードの終了時刻に書き換える。そのため、複数の画分KA1〜KANにおける置換時刻が洗浄モードの終了時刻に書き換えられるため、滞留時間算出部504は、洗浄モードの終了時刻を起点として、滞留水の滞留時間TTを算出することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前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、前述の実施形態においては、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄液として、原水W1を用いるものとして説明したが、これに制限されず、軟水W2や別途調製された洗浄用の薬液であってもよい。
また、前述の実施形態においては、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄手段は、圧力タンク2に接続され液体が流通する各種ライン(原水ラインL1、軟水ラインL2の一部、各排水ラインL51,L52,L53、塩水ラインL44の一部等)及び各種ラインを開閉するプロセス制御バルブ3であるものとして説明したが、これに制限されない。洗浄手段は、洗浄用の薬液を圧力タンク2の内部に供給可能な洗浄装置であってもよい。
また、前述の実施形態においては、再生プロセスを、第1再生プロセス及び第2再生プロセスからなる二段階の再生プロセスとして説明しているが、これに制限されない。例えば、再生プロセスを、再生液を一段階で通液して再生する並流再生、向流再生又はスプリット・フロー再生としてもよい。
また、前述の実施形態においては、流通検知部及び水量検出部として、原水ラインL1に原水流量計61を設けたが、これに制限されない。例えば、流通検知部及び水量検出部として、軟水ラインL2に軟水流量計を設けてもよいし、流通検知部として軟水フロースイッチを設けてもよい。
1 硬水軟化装置(イオン交換装置)
2 圧力タンク
3 プロセス制御バルブ(流通手段)
61 原水流量計(流通検知部、水量検出部)
211 イオン交換樹脂床
502 流通停止時間算出部(流通停止時間算出手段)
504 滞留時間算出部(滞留時間算出手段)
509 書換部(書換手段)
510 バルブ制御部(流通制御手段)
520 メモリ部(記憶部)
TIM1 第1タイミング
TIM2 第2タイミング
TR 流通停止時間
TRS 停止設定時間(第1設定時間)
TT 滞留時間
TTS 滞留設定時間(第2設定時間)
S 繰上再生可能時間帯
S1 第1時間帯
S2 第2時間帯
W1 原水(洗浄液)
W2 軟水(処理水)
W4 塩水(再生液)
2 圧力タンク
3 プロセス制御バルブ(流通手段)
61 原水流量計(流通検知部、水量検出部)
211 イオン交換樹脂床
502 流通停止時間算出部(流通停止時間算出手段)
504 滞留時間算出部(滞留時間算出手段)
509 書換部(書換手段)
510 バルブ制御部(流通制御手段)
520 メモリ部(記憶部)
TIM1 第1タイミング
TIM2 第2タイミング
TR 流通停止時間
TRS 停止設定時間(第1設定時間)
TT 滞留時間
TTS 滞留設定時間(第2設定時間)
S 繰上再生可能時間帯
S1 第1時間帯
S2 第2時間帯
W1 原水(洗浄液)
W2 軟水(処理水)
W4 塩水(再生液)
Claims (7)
- イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、を有する流通手段と、
前記水処理モード、前記再生モード及び前記洗浄モードを、所定の移行条件に基づく運転モード切換タイミングで切り換えるように前記流通手段を制御すると共に、前記運転モード切換タイミングとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させる第1タイミングと、前記水処理モードから前記再生モードに移行させる第2タイミングと、を有し、前記運転モード切換タイミングが第1タイミングのときに前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させ且つ前記運転モード切換タイミングが第2タイミングのときに前記水処理モードから前記再生モードに移行させるように、前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、
前記流通制御手段は、前記第2タイミングの前の繰上再生可能時間帯において、前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになった場合に、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行させずに、前記水処理モードから前記再生モードに移行させるように前記流通手段を制御する
イオン交換装置。 - 前記繰上再生可能時間帯は、前記第2タイミング以前の第1時間帯に設定される
請求項1に記載のイオン交換装置。 - 前記繰上再生可能時間帯は、前記第2タイミングよりも所定時間前から前記第2タイミングまでの間の第2時間帯に設定される
請求項2に記載のイオン交換装置。 - 前記圧力タンクの水流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モードにおいて前記流通検知部により検知された流通状態に基づいて流通停止時間を算出する流通停止時間算出手段と、を備え、
前記流通制御手段は、前記流通停止時間算出手段によって算出された前記流通停止時間が第1設定時間に達した場合に前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになったとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御する
請求項1から3のいずれかに記載のイオン交換装置。 - 前記流通停止時間算出手段は、前記洗浄モードの終了時点で、前記流通停止時間をリセットする
請求項4に記載のイオン交換装置。 - 前記圧力タンクの流入水量又は流出水量を検出可能な水量検出部と、
前記水処理モードにおいて前記水量検出部により検出された水量データに基づいて前記圧力タンクの内部に位置する水の滞留時間を算出する滞留時間算出手段と、を備え、
前記流通制御手段は、前記滞留時間が第2設定時間に達した場合に前記運転モード切換タイミングが前記第1タイミングになったとして、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御する
請求項1から3のいずれかに記載のイオン交換装置。 - 前記滞留時間算出手段は、前記圧力タンクの保有水量を分割した複数の画分に対し、当該画分毎に新水で置換された置換時刻と現在時刻との差により前記滞留時間を算出しており、
前記画分毎の前記置換時刻が記憶される記憶部と、
前記水量データに基づいて前記記憶部に記憶された前記画分毎の前記置換時刻を書き換える書換手段と、を備え、
前記書換手段は、前記洗浄モードの終了時点で、前記記憶部に記憶された前記画分毎の前記置換時刻を全て前記洗浄モードの終了時刻に書き換える
請求項6に記載のイオン交換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013170629A JP2015039655A (ja) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | イオン交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2013170629A JP2015039655A (ja) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | イオン交換装置 |
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---|---|
JP2015039655A true JP2015039655A (ja) | 2015-03-02 |
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JP2013170629A Pending JP2015039655A (ja) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | イオン交換装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6488535B1 (ja) * | 2018-01-30 | 2019-03-27 | アトラス名古屋株式会社 | 再生用工具 |
-
2013
- 2013-08-20 JP JP2013170629A patent/JP2015039655A/ja active Pending
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JP6488535B1 (ja) * | 2018-01-30 | 2019-03-27 | アトラス名古屋株式会社 | 再生用工具 |
JP2019130446A (ja) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | アトラス名古屋株式会社 | 再生用工具 |
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