JP4062433B2 - 純水製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟水器と逆浸透膜とを組み合わせた純水製造装置に係り、特に軟水器の再生時においても純水を連続生成することが可能な純水製造装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近時、給水（原水）を脱塩処理する方法として、給水（原水）に酸等を添加してｐＨ調整して軟化器で処理した後、この軟化器で軟化処理された処理水を逆浸透膜で処理する脱塩方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この脱塩方法を適用した純水製造装置も広く適用されている。
【０００３】
このような水処理装置に用いられる逆浸透膜は、給水（原水）中に含まれる塩素成分やカルシウムなどのスケールによって、その特性劣化が生じる。そこで一般的には給水（原水）中に含まれる塩素分を、活性炭や触媒によるろ過等によって除去し、また、カルシウム等の硬質分を軟水器によって除去（軟水化処理）した後、逆浸透膜に与えるようにしている。このため軟水器は、定期的にカルシウム等の硬質分を除去する再生が必要である。
【０００４】
ところでこのような純水製造装置にあっては、軟水器の再生期間中、逆浸透膜に軟水を供給することができず、純水製造が中断されてしまう。そこで、純水の連続供給が必要な場合、軟水器の再生中であっても純水製造が中断されないよう、一般的には純水タンクを用意して純水製造装置で生成される純水の剰余分を蓄えておき、軟水器の再生中は、上記純水タンクに蓄えられた純水をその供給先に供給するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２７８９１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した純水タンクに蓄えておく純水を生成するためには、常時必要とする純水量以上の純水生成能力のある純水製造装置を用意する必要がある。更には軟水器の再生中は、純水タンクに備蓄した純水を供給先に送り出すためのポンプ動力等を用意する必要がある等の問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、軟水器と逆浸透膜とを組み合わせて構成された純水製造装置において、軟水器の再生中であっても、連続的に純水を生成することのできる純水製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明に係る純水製造装置は、例えば燃料電池に連続的に供給する純水を製造するに好適なものであり、軟水器を介して原水を軟水化処理した後、逆浸透膜により純水を生成する純水製造装置であって、前記軟水器の再生時に該軟水器をバイパスして前記逆浸透膜に原水を供給するバイパス手段と、前記逆浸透膜で分離した濃縮水の排出流量を調整する濃縮水量調整手段と、更に前記逆浸透膜で分離した純水の排出圧力を検出する純水圧力センサと、この純水圧力センサで検出した純水の排出圧力が予め設定された圧力より高い場合、前記逆浸透膜への軟水および／または原水の供給を遮断する供給遮断手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ちなみに前記濃縮水量調整手段は、前記軟水器の再生時に所定の濃縮水の排出流量を調整するものとして構成される。
したがって、本発明の純水製造装置によれば軟水器の再生中であっても、連続的に純水を生成することが可能な純水製造装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る純水製造装置について説明する。
図１はこの一実施形態に係る純水製造装置の概略構成図を示す図であり、例えば燃料電池に連続的に供給する軟水を製造するに好適な純水製造装置を例示したものである。
【００１１】
この純水製造装置は基本的には、給水（原水）を逆浸透膜１で純水と濃縮水とに分離するもので、逆浸透膜１に供給する原水中の塩素やカルシウム成分を除去する前処理フィルタ２と軟水器３とを備えている。この前処理フィルタ２は、原水から塩素分を取り除くものである。そして、この塩素分が取り除かれた原水に含まれるカルシウムなどの硬質成分を軟水器３で取り除いた後、逆浸透膜１に供給するよう構成されている。また、逆浸透膜１には、純水の製造に伴って生成される濃縮水の流量を調整して排出する流量調整継ぎ手４が設けられ、ピット５などに連続ブローされる。尚、前記流量継ぎ手４の代わりに手動で開度調整できる流量調整弁（図示せず）を適用してもよい。
【００１２】
さて、前記軟水器３は、前述したように原水中のカルシウム分などの硬度成分を除去する目的で設けられている。しかし、原水を軟水処理することによって取り除かれたカルシウム分が軟水器３内に蓄積されるため、軟水器３を定期的に再生処理する必要がある。この再生処理を行うため、塩化ナトリウムの水溶液を蓄えた塩水タンク６が軟水器３に接続されている。そして、この塩水を軟水器３に充填されているイオン交換樹脂に蓄積されたカルシウムとイオン交換させることで軟水器３の再生を行うよう構成されている。尚、好ましくは、この塩水タンク６内の塩水の供給は、原水流入圧力によるエゼクター効果を利用するように構成すると良い。
【００１３】
ところで、本発明の純水製造装置には、軟水器３の再生処理中であっても、給水を逆浸透膜１に供給可能となるよう軟水器３をバイパスするバイパス弁１０が軟水器３の入口配管および出口配管との間に併設されている。そして、このバイパス弁１０を開くことによって、軟水器３の再生中であっても、原水の一部を逆浸透膜１に供給し、純水の生成を中断しないように構成されている。
【００１４】
更には逆浸透膜１から生成される純水の供給路に流れる水圧を検出する圧力センサ２０が、この供給路に設けられている。この圧力センサ２０は、検出した圧力が所定の圧力を超えたとき逆浸透膜１への給水を遮断する閉止弁１１を駆動する役割を担う。
また、前述したように軟水器３の再生処理中に、前処理フィルタ２からバイパス弁１０を介してバイパスされた硬度成分を含む原水が逆浸透膜１に供給された際、硬度成分（カルシウム分）によるスケールの付着を抑えるため、逆浸透膜１の回収率を低下させる再生用流量継ぎ手１２と、再生ブロー弁１３とが逆浸透膜１に設けられている。尚、特に図示しないが再生用流量継ぎ手の部分に手動で開度調整できる流量調整弁を適用してもよい。
【００１５】
このように構成された純水製造装置によれば、常時は前処理フィルタ２で塩素分が除去され、この塩素分が除去された原水を更に軟水器３で軟水化処理した後、逆浸透膜１に供給することで純水が生成される。
一方、軟水器３の再生処理中は、軟水器３へ供給される原水の一部をバイパス弁１０を介して逆浸透膜１へ供給する。そして、逆浸透膜１は、この原水供給を受けて純水を製造する。つまり、従来の純水製造装置では、このバイパス弁１０が無いため、軟水器再生中は純水を得ることができなかったが、本発明の純水製造装置によれば、バイパス弁１０を介して逆浸透膜１に原水を供給することができるので軟水器３の再生中であっても、純水の製造を継続することが可能となる。しかし、原水を逆浸透膜１に直接供給することになるので原水に含まれるスケールが逆浸透膜１に付着する虞がある。そこで本装置においては、軟水器３の再生中は再生用流量継ぎ手１２および再生ブロー弁１３によって逆浸透膜１の濃縮水量を増加させて純水の回収率を下げることで、逆浸透膜１に生ずるスケールを抑制している。
【００１６】
ちなみに、軟水器３の再生に必要な塩水タンク６に蓄えられた塩水は、給水圧力によるエゼクター効果を利用して軟水器３に供給されるので、ポンプ等の動力を用いる必要がない。
ところで、軟水器３の再生処理中におけるバイパス弁１０および再生ブロー弁１３は、例えば軟水器３が再生中であるかどうかを示す電気信号により開閉制御すると良い。或いは、軟水器３の再生をタイマ（図示せず）によって制御する場合、バイパス弁１０および再生ブロー弁１３とを開閉制御する弁制御タイマ（図示せず）を設けるとよい。そして、この弁制御タイマの指令によって、それぞれの弁の開閉制御を行うように構成するとよい。この場合、純水の生成が中断することが無いように、弁制御タイマは軟水器３の再生開始時間よりもやや早く弁の開指令を出すとともに、軟水器３の再生終了時間よりもやや遅く弁の閉指令を出すように設定するのが望ましい。
【００１７】
さて、本発明に係る純水製造装置の逆浸透膜１で生成された純水は、例えば燃料電池（図示せず）の改質器等、純水を必要とする供給先に供給路を介して送出される。この供給路には前述したように、供給路を流れる純水の圧力を検出する圧力センサ２０が設けられ、供給路の内圧が所定の圧力値を超えたとき、逆浸透膜１への給水を遮断する閉止弁１１が設けられている。
【００１８】
そして、純水を使用する供給先側で純水の受給／停止を制御するよう構成されている場合、逆浸透膜１の純水排出側の配管に設けられた圧力センサ２０によって、供給先における純水受給の停止を検出する。
すなわち、従来の純水製造装置にあっては、純水の供給先で純水の受給が停止された場合、その受給停止を検出する手段がないため、逆浸透膜１への供給水は全て濃縮水としてピット５に排出されていた。しかし、本発明の純水製造装置は、上述したように逆浸透膜１の純水排出側の配管に設けられた圧力センサ２０によって検出された圧力が所定の圧力値を超えたとき、純水の供給先で受給の停止があったものとして検出している。そして、逆浸透膜１の入口に設けられた閉止弁１１を閉止する。このため給水が無駄に消費されることがない。
【００１９】
更には、この閉止弁１１が逆浸透膜１の入口に設けられているので、純水の生成を行わない場合であっても、軟水器３の再生処理を行わせることが可能である。
更には、本発明で用いる弁をバッテリ７で駆動可能な電磁弁で構成することが望ましい。バッテリ７で駆動可能な電磁弁を用いることで、純水製造装置に電源を供給することなく純水を製造することができる。また、軟水器１０に設けた弁にシングルコントロール弁を用いると、電源喪失時（停電時）でも給水の供給を継続することが可能となる。この為、外部から電源供給が無いような場所でも純水を製造することが可能となり、燃料電池の発電を始動させることができるため、燃料電池用の純水製造装置として好適である。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変型して実施することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の純水製造装置によれば、軟水器の再生中であっても、バイパス弁で給水（原水）を逆浸透膜へバイパスさせているので、純水を連続生成することが可能となる。このため、純水を保存するタンクおよびポンプ等の付帯設備が不要となり、純水製造装置を小型化することができる。
【００２１】
更には各種制御弁類をバッテリで駆動制御しているので、外部から電源供給が無いような場所で燃料電池を起動させる場合であっても、純水の製造が可能となり、燃料電池用の純水製造装置として好適である等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る純水製造装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１ 逆浸透膜
３ 軟水器
４ 流量調整継ぎ手
１０ バイパス弁
１１ 閉止弁
１２ 再生用流量継ぎ手
１３ 再生ブロー弁
２０ 圧力センサ

Claims (3)

1. 軟水器を介して原水を軟水化処理した後、逆浸透膜を介して純水を生成する純水製造装置であって、
   前記軟水器の再生時に該軟水器をバイパスして前記逆浸透膜に原水を供給するバイパス手段と、
   前記逆浸透膜で分離した濃縮水の排出流量を調整する濃縮水量調整手段と、
   前記逆浸透膜で分離した純水の排出圧力を検出する純水圧力センサと、
   この純水圧力センサで検出した純水の排出圧力が予め設定された圧力より高い場合、前記逆浸透膜への軟水および／または原水の供給を遮断する供給遮断手段と
   を具備したことを特徴とする純水製造装置。
2. 前記濃縮水量調整手段は、前記軟水器の再生時に所定の濃縮水の排出流量に調整するものである請求項１に記載の純水製造装置。
3. 請求項１または２に記載の純水製造装置において、
   前記逆浸透膜で分離された前記純水を燃料電池に供給するものである純水製造装置。

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