JP3493421B2 - 逆浸透式純水製造装置の運転方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透式純水製造
装置の運転方法及び装置に関し、更に詳しくは、起動時
の負荷を軽減する逆浸透式純水製造装置の運転方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、市水はＮａやＣａ等の成分を含
み、血液分析等の生化学検査や、大学及び研究所等にお
ける実験で用いる水としては適当でない。このため、こ
れらの場合に用いる水は、水処理装置によって必要量ず
つその都度製造している。このような目的で使用される
小型の水処理装置として、逆浸透膜を利用する逆浸透式
純水製造装置が知られている。逆浸透膜は、水をはじ
め、種々の液体の膜分離に適用できるが、本明細書中で
は液体の代表として水を例にして説明する。

【０００３】逆浸透式純水製造装置は、逆浸透膜によっ
て供給水室と透過水室とに区画された逆浸透膜モジュー
ルと、供給水室に原水を流入させる加圧ポンプとを備え
ている。逆浸透膜モジュールは、加圧ポンプによって加
圧されて流入する原水を透過水と濃縮水とに分離する。
逆浸透式純水製造装置は更に、原水の供給源と加圧ポン
プとの間に配設された供給側開閉弁と、濃縮水の排出側
に配設された、逆浸透膜モジュールに流入する原水の圧
力を調節するための供給水圧力調節弁と、供給水圧力調
節弁によって調節された原水の圧力を低下させるための
排出側開閉弁とを備え、また、透過水を一時的に貯蔵す
る貯水タンクを備える。

【０００４】図４は、従来の逆浸透式純水製造装置の運
転時における各部の作動タイミングを示すタイムチャー
トである。逆浸透式純水製造装置の起動に際して、従来
は、排出側開閉弁を閉止した状態で、供給側開閉弁を開
放して加圧ポンプに原水を供給し、これとほぼ同時に加
圧ポンプ駆動用の電動モータに電力を供給していた。こ
れにより、徐々に加圧されて逆浸透膜モジュールに流入
する原水の圧力が逆浸透圧に打ち勝ったとき、逆浸透プ
ロセスによって原水が透過水と濃縮水とに分離し、透過
水は貯水タンクを経由して流れ使用場所に供給され、濃
縮水は流出口から廃棄される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の逆浸透式純
水製造装置では、起動時の電動モータには、加圧ポンプ
内の慣性モーメントによって定まる比較的大きな回転エ
ネルギーが必要となり、また、逆浸透圧に打ち勝つ水圧
を得るための運動エネルギーを静止原水に与えるための
エネルギーも必要となる。このため、電動モータが所定
回転数に達して平常運転が行われるまでには、大きな起
動電流が所定時間流れる。例えば、電源容量が比較的小
さい場合には、逆浸透式純水製造装置の起動時間が長い
と電源の電圧降下によって、同じ配電線を利用する機器
に種々の不具合が発生するおそれがある。インバータを
配設して該不具合に対処することも考えられるが、コス
トアップを招く。

【０００６】一方、逆浸透式純水製造装置を停止させる
際には、図４に示すように、加圧ポンプの停止とほぼ同
時に供給側開閉弁を閉止するため、原水供給源側から逆
浸透膜モジュールに勢い良く流れている原水が瞬時に停
止する。これにより、過渡的な圧力上昇（ウォータハン
マ）が発生して、給水配管が振動し、或いは、同一配管
系統の蛇口等が衝撃音を発する等の不都合を招くことが
あった。

【０００７】本発明は、上記に鑑み、加圧ポンプの起動
の際に流れる起動電流を低く且つ短時間に抑え、平常運
転に達するまでの時間を短縮できる逆浸透式純水製造装
置の運転方法及び装置を提供することを目的とする。更
に、本発明は、逆浸透式純水製造装置の停止に際して、
ウォータハンマ現象を発生させることがない逆浸透式純
水製造装置の運転方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の逆浸透式純水製造装置の運転方法は、逆浸
透膜モジュールと、所定圧力で流入する原水を加圧して
逆浸透膜モジュールの供給水室に流入させる回転式の容
積形ポンプとを備え、原水を透過水と濃縮水とに分離し
て夫々第１流出路及び第２流出路から流出させる逆浸透
式純水製造装置の運転方法において、原水供給側開閉弁
と前記第２流出路に連通する排出側開閉弁とを開放し、
原水を前記第２流出路から流出させた状態で所定時間の
経過後に前記容積形ポンプを駆動し、次いで前記排出側
開閉弁を閉止することにより純水製造装置を起動するこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明の浸透式純水製造装置は、逆
浸透膜モジュール、所定圧力で流入する原水を加圧して
逆浸透膜モジュールの供給水室に流入させる回転式の容
積形ポンプ、原水供給側開閉弁、濃縮水を排出する排出
側開閉弁及び制御手段を備える逆浸透式純水製造装置に
おいて、前記制御手段は、前記原水供給側開閉弁と排出
側開閉弁とが開放してから所定時間の経過後に前記容積
形ポンプを駆動する信号を送出することを特徴とする。

【００１０】本発明における回転式の容積形ポンプと
は、ベーンポンプや歯車ポンプ等のように、ケーシング
と該ケーシングに内接する回転体との間の密閉空間の移
動又は変化によって流体を吸い込み、流体の圧力を高め
つつ吐出する形式のポンプである。この形式のポンプで
は、流路を全開にした状態でポンプを起動すると、起動
時の負荷が最小になることが知られている。

【００１１】本発明の逆浸透式純水製造装置の運転方法
及び装置によると、原水供給側開閉弁と排出側開閉弁と
を共に開放し、原水によって容積形ポンプを予め回転さ
せてから、容積形ポンプを駆動するため、容積形ポンプ
の起動電流を抑え、平常運転に達するまでの時間を短縮
することができる。

【００１２】好ましくは、逆浸透式純水製造装置の停止
に際して、容積形ポンプを停止してから第２の所定時間
経過後に前記供給側開閉弁を閉止する。これによると、
ウォータハンマ現象を防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例の逆浸透式
純水製造装置の全体構成を示す斜視図である。同図で
は、逆浸透膜、供給水室及び透過水室を模式的に示して
いる。

【００１４】図１に示すように、逆浸透式純水製造装置
１１は、逆浸透膜３７によって供給水室２４と透過水室
２８とに区画された逆浸透膜モジュール１２と、所定圧
力で流入する原水を加圧して供給水室２４に流入させる
ベーンポンプ（回転式の容積形ポンプ）１３と、ベーン
ポンプ１３の駆動源である電動モータ１４と、透過水室
２８から供給される透過水を一旦貯蔵する純水タンク２
３と、マイクロコンピュータ等から成る制御手段１０と
を備えている。

【００１５】ベーンポンプ１３は、ケーシング１５内に
インペラ１６を有しており、ケーシング１５と原水供給
源である市水蛇口２０との間には、電磁切換え弁から成
る原水供給側開閉弁１８が配設されている。原水供給側
開閉弁１８は、流路１７を経由してケーシング１５の原
水流入側に連通し、且つ所定長さ（例えば、３〜５ｍ程
度）のホース１９を介して市水蛇口２０に連通してい
る。ベーンポンプ１３の原水流出側は、流路２１を経由
して、逆浸透膜モジュール１２における供給水室２４の
一方の端に連通している。供給水室２４の他方の端に
は、濃縮水の第２流出路２５が連通しており、第２流出
路２５は、供給水圧力調節弁２６と電磁切換え弁から成
る排出側開閉弁２９とに連通している。また、逆浸透膜
モジュール１２における透過水室２８には、透過水の第
１流出路２２が連通しており、第１流出路２２は純水タ
ンク２３に連通している。供給水圧力調節弁２６及び排
出側開閉弁２９を夫々通過した水は、いずれも廃棄され
る。

【００１６】第２流出路２５には、供給水室圧力調節計
３０が挿入されている。供給水圧力調節弁２６の開度
は、運転時における供給水室２４への流入側の圧力が所
定値となるように、供給水室圧力調節計３０の値に基づ
いて調節される。通常、市水蛇口２０から得られる原水
の圧力は１kgf/cm²程度であるが、運転時における原水
の圧力は１０kgf/cm²程度に高められる。

【００１７】図２は、図１の逆浸透式純水製造装置に備
えた逆浸透膜モジュールの一例を示すケーシングの長手
方向に沿った断面図である。逆浸透膜モジュール１２
は、円筒形状のケーシング３１を有しており、ケーシン
グ３１の両端には、Ｏリングにより水密を保持された閉
止部材３２、３３が夫々嵌合している。また、ケーシン
グ３１の内側には、円筒形状の逆浸透膜エレメント３５
が装填されている。逆浸透膜エレメント３５は、透過水
集合管３６と、袋状に形成され透過水集合管３６にスパ
イラル状に巻き付けられた逆浸透膜３７と、逆浸透膜３
７の外側に被覆された外装シート４０と、両端に固定さ
れた押え部材４１、４２とを備えている。押え部材４１
は逆浸透膜エレメント３５の原水の入口を開放してお
り、押え部材４２は逆浸透膜エレメント３５の濃縮水の
出口を開放している。

【００１８】閉止部材３２には、ケーシング３１内に原
水を流入させる原水流入口４３が形成されており、原水
流入口４３は流路２１に連通している。閉止部材３３に
は、透過水を流出させる透過水流出口４５と、濃縮水を
流出させる濃縮水流出口４６とが形成されており、透過
水流出口４５は第１流出路２２に連通し、濃縮水流出口
４６は第２流出路２５に連通している。閉止部材３２と
ケーシング内面との間にはＯリング３４が介装され、閉
止部材３３とケーシング内面との間にはＯリング３８が
介装されている。

【００１９】閉止部材３２と押え部材４１との間には原
水配水室４７が、閉止部材３３と押え部材４２との間に
は濃縮水集水室４９が夫々形成されている。逆浸透膜エ
レメント３５の外面とケーシング３１の内面との間に
は、筒状の間隙５０が形成される。押え部材４１の外縁
面とケーシング内面との間には、間隙５０と原水配水室
４７との間を閉止するシール５１が設けられている。透
過水集合管３６の押え部材４１側の突出端３６ａは、エ
ンドキャップ５２によって閉止されており、押え部材４
２側の突出端３６ｂは、エンドコネクタ５３を介して透
過水流出口４５に連通している。

【００２０】図２では、供給水室２４は、ケーシング３
１内における原水配水室４７、濃縮水集水室４９及び間
隙５０を含む、逆浸透膜３７の透過前の部分を示す。ま
た、透過水室２８は、透過水集合管３６を含む、逆浸透
膜３７の透過後の部分を示す。

【００２１】図３は、本逆浸透式純水製造装置１１の運
転時における各部の作動タイミングを示すタイムチャー
トである。同図を参照して、制御手段１１が逆浸透式純
水製造装置１１を起動する際の運転手順を説明する。

【００２２】停止状態の逆浸透式純水製造装置１１で
は、原水供給側開閉弁１８と排出側開閉弁２９とが閉止
され、且つベーンポンプ１３が停止している。この状態
から制御手段１０は、まず、原水供給側開閉弁１８と排
出側開閉弁２９とに夫々開放信号を出力し、双方の開閉
弁１８、２９を共に開放する。これにより、市水蛇口２
０からの給水圧力によって、原水がベーンポンプ１３及
び供給水室２４を経由して第２流出路２５から流出し、
排出側開閉弁２９を経由して排出される。この際、市水
蛇口２０からの給水圧力で流れる原水により、ベーンポ
ンプ１３内のインペラ１６が低速度で回転を始める。

【００２３】開閉弁１８、２９が開放して第２流出路２
５から原水を流出させた状態で所定時間（図３のａ）の
経過後、即ち、原水の流速が所定値（例えば、６００〜
１００ l/h）に達すると、制御手段１０は、ベーンポン
プ１３を駆動する信号を送出する。これにより、電動モ
ータ１４が回転を開始し、ベーンポンプ１３が起動し
て、原水の流れを加速する。

【００２４】次いで、更に所定時間（図３のｂ）の経過
後に、即ち、ベーンポンプ１３によって加速された原水
の流速が所定値に達すると、制御手段１０が閉止信号を
出力して排出側開閉弁２９を閉止する。これにより、逆
浸透膜モジュール１２内の原水の圧力が、供給水圧力調
節弁２６によって予め調節された値に向かって速やかに
上昇する。

【００２５】平常運転時の圧力に高められた原水は、押
え部材４１を経由して原水入口（図示せず）から逆浸透
膜エレメント３５側に流入し、一部が逆浸透膜３７を透
過して清浄な透過水として透過水集合管３６内に集水さ
れ、透過水室２８から第１流出路２２を経由して純水タ
ンク２３に一旦貯蔵される。純水タンク２３内に貯蔵さ
れる透過水は、タンク外面に設けられた蛇口５５を開放
することによって取り出すことができる。一方、透過水
を分離した原水の残りは、供給水室２４から第２流出路
２５及び供給水圧力調節弁２６を経由して流出する。

【００２６】以上のように、本逆浸透式純水製造装置１
１では、原水供給側開閉弁１８及び排出側開閉弁２９を
共に開放して流路内の負荷を最小にした状態で、給水圧
力で流れる原水によってインペラ１６を予め低速度で回
転させてから起動する。これにより、静止状態の原水を
急激に加速する場合に比較して、ベーンポンプ１３の起
動トルクが小さく、且つ起動時間が短くなる。従って、
起動電流が抑えられ、例えばピーク電流が従来に比較し
て例えば１０％程度低減されると共に、平常電流に安定
するまでの時間が例えば３０％程度短縮される。

【００２７】一方、逆浸透式純水製造装置１１の停止時
には、制御手段１０が、原水供給側開閉弁１８を開放し
たままの状態で、電動モータ１４への給電を断つ信号を
送出して、ベーンポンプ１３を停止する。これにより、
ベーンポンプ１３内のインペラ１６の負荷で原水の流速
が低下する。制御手段１０は、原水が所定の流速まで減
速するのに要する所定時間（第２の所定時間（図３の
ｃ））の経過後に、閉止信号を送出して原水供給側開閉
弁１８を閉止する。この場合、既に流速が低下した原水
を閉止するので、ウォータハンマ現象が発生することは
ない。

【００２８】逆浸透式純水製造装置１１の運転時、逆浸
透膜モジュール１２では、原水から透過水を分離する過
程で、内部にスライムや固形物等の汚れが蓄積する。汚
れが多量に蓄積すると、逆浸透膜３７に目詰まりが生
じ、透過処理能力が低下する。このような場合には、排
出側開閉弁２９を開放した状態で、ベーンポンプ１３を
所定時間（例えば、３０秒程度）駆動して、逆浸透膜モ
ジュール１２の供給水室２４側から流れる原水と共に汚
れを外部に押し流す。

【００２９】本逆浸透式純水製造装置１１では、透過水
を一旦貯蔵する純水タンク２３を備え、運転開始時に
は、タンク２３内に前回の透過処理時に溜めた透過水を
使用することができるので、使用に際して、逆浸透膜モ
ジュール１２から透過水が直ちに供給されなくても問題
はない。

【００３０】なお、原水供給側開閉弁１８の配置個所
は、市水蛇口２０とベーンポンプ１３との間に限らず、
ベーンポンプ１３と逆浸透膜モジュール１２との間でも
良い。この場合にも、本実施形態例と同様の効果を奏す
ることができる。

【００３１】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の逆浸透式純水製造装置の運
転方法及び装置は、上記実施形態例の構成にのみ限定さ
れるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修
正及び変更を施した逆浸透式純水製造装置の運転方法及
び装置も、本発明の範囲に含まれる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の逆浸透式
純水製造装置の運転方法及び装置によれば、加圧ポンプ
の起動電流を低く抑え、且つ平常電流に安定するまでの
時間が短縮できる顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の逆浸透式純水製造装置
の全体構成を示す斜視図である。

【図２】図１の逆浸透式純水製造装置に備えた逆浸透膜
モジュールの一例を示すケーシングの長手方向に沿った
断面図である。

【図３】本発明による逆浸透式純水製造装置の起動時及
び停止時における各部の作動タイミングを示すタイムチ
ャートである。

【図４】従来の逆浸透式純水製造装置の起動時及び停止
時における各部の作動タイミングを示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

１０ 制御手段 １１ 逆浸透式純水製造装置 １２ 逆浸透膜モジュール １３ ベーンポンプ １６ インペラ １７、２１ 流路 １８ 原水供給側開閉弁 １９ ホース ２０ 市水蛇口 ２２ 第１流出路 ２４ 供給水室 ２５ 第２流出路 ２６ 供給水圧力調節弁 ２８ 透過水室 ２９ 排出側開閉弁 ３５ 逆浸透膜エレメント ３７ 逆浸透膜

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆浸透膜モジュールと、所定圧力で流入
   する原水を加圧して逆浸透膜モジュールの供給水室に流
   入させる回転式の容積形ポンプとを備え、原水を透過水
   と濃縮水とに分離して夫々第１流出路及び第２流出路か
   ら流出させる逆浸透式純水製造装置の運転方法におい
   て、 原水供給側開閉弁と前記第２流出路に連通する排出側開
   閉弁とを開放し、原水を前記第２流出路から流出させた
   状態で所定時間の経過後に前記容積形ポンプを駆動し、
   次いで前記排出側開閉弁を閉止することにより純水製造
   装置を起動することを特徴とする逆浸透式純水製造装置
   の運転方法。
2. 【請求項２】 逆浸透式純水製造装置の停止に際して、
   前記容積形ポンプを停止してから第２の所定時間経過後
   に前記供給側開閉弁を閉止することを特徴とする請求項
   １に記載の逆浸透式純水製造装置の運転方法。
3. 【請求項３】 逆浸透膜モジュール、所定圧力で流入す
   る原水を加圧して逆浸透膜モジュールの供給水室に流入
   させる回転式の容積形ポンプ、原水供給側開閉弁、濃縮
   水を排出する排出側開閉弁及び制御手段を備える逆浸透
   式純水製造装置において、 前記制御手段は、前記原水供給側開閉弁と排出側開閉弁
   とが開放してから所定時間の経過後に前記容積形ポンプ
   を駆動する信号を送出することを特徴とする逆浸透式純
   水製造装置。