JP4139938B2 - 軟水設備の運用支援システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばボイラ装置における給水系でのスケールの発生を防止するべく、その原水を軟水化（脱硬度処理）する軟水設備の運用管理を効果的に支援することのできる軟水設備の運用支援システムに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
ボイラ装置等においては、その給水系でのスケールの発生を防止するべく、原水に含まれる硬度成分を除去して軟水を生成する軟水器が用いられる。特に最近では、イオン交換樹脂を用いて硬度成分を除去する軟水器が広く普及している。この種の軟水器は、カチオン樹脂等のＮa⁺型のイオン交換樹脂を用いて原水中に含まれるＣa²⁺やＭg²⁺等の金属イオン（硬度成分）をＮa⁺と置換し、これによって上記原水を軟水化（脱硬度処理）する如く構成される。尚、上記イオン交換樹脂が飽和した場合には、該イオン交換樹脂を塩水と接触させることによりその再生が行われる。
【０００３】
ちなみにボイラ装置の給水系に組み込まれる軟水設備は、一般的には２台の軟水器を並列に備え、その一方に原水を供給して軟水化処理すると共に、他方の軟水器には再生槽から塩水を供給してイオン交換樹脂を再生し、これを交互に繰り返すことで連続的に軟水を生成するように運転される。ちなみに上記２台の軟水器の運転切り換えは、専ら、その運転時間を管理して、或いは軟水の生成量（通水量）を管理して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで再生槽から供給される塩水を飽和状態に保ってその再生能力を維持するには、上述した軟水設備の運転管理とは別個に、上記再生槽における塩水の濃度を監視し、適宜、塩を補充することが必要である。しかしながら再生槽に対する塩の補充までを管理することは非常に煩わしく、往々にして塩水の濃度が低いが故に軟水器（イオン交換樹脂）を十分に再生することができないと言う不具合が生じ易い。この場合には、軟水設備から硬水（原水に含まれる硬度成分）が漏れ出る虞が生じる。
【０００５】
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、軟水設備の運転管理を効果的に支援して、軟水設備においては煩雑な管理作業を伴うことのない簡単な作業だけで、常に安定に軟水を生成することを可能とする軟水設備の運転支援システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る軟水設備の運転支援システムは、原水をイオン交換して軟水化する軟水器と、この軟水器を再生するための塩水を生成する再生槽と、前記軟水器による処理水の硬度を検出する硬度検出器と、この硬度検出器を所定の周期毎に校正する校正手段とを備えた軟水設備、および上記軟水設備の稼働状態を所定の通信回線を介して監視して該軟水設備の運用を支援する管理センタからなる。
特に前記管理センタにおいては、前記軟水設備における前記軟水器の前記塩水を用いた再生動作を検出する再生検出手段と、この検出結果から前記再生槽での塩の使用量を求める塩使用量算出手段と、算出された上記塩の使用量に応じて前記軟水設備への塩の供給を指示する塩供給指示手段と、更に前記硬度検出器の校正時における該硬度検出器の出力から該硬度検出器の電極劣化を判断する手段と、この判断結果に従って前記硬度検出器の電極の交換を指示する手段とを具備したことを特徴としている。
【００１０】
ちなみに上記硬度検出器は、軟水設備から出力される処理水の水質の判定（硬度の判定）に用いられるものであるが、前記軟水器の択一的な切り換えの判定にも用いることを
特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る軟水設備の運転支援システムについて説明する。
図１は軟水設備１０と、この軟水設備１０の運転を支援する運転支援システムの概略構成を示す図である。この軟水設備１０は、ボイラ装置２０に供給する原水（供給水）をイオン交換処理して軟水化（脱硬度処理）するものであり、概略的には択一的に用いられる２台の軟水器（樹脂塔）１１,１２を備える。これらの各軟水器１１,１２は、カチオン樹脂等からなるＮa⁺型のイオン交換樹脂（図示せず）をそれぞれ内蔵したもので、イオン交換樹脂を用いて原水中に含まれるＣa²⁺やＭg²⁺等の金属イオン（硬度成分）をＮa⁺と置換し、これによって上記原水を軟水化（脱硬度処理）する如く構成される。
【００１２】
またこの軟水設備１０には、上記各軟水器１１,１２を再生するための塩水を蓄える再生槽（塩水槽）１３が設けられている。この再生槽１３は、一方の軟水器１１（１２）を用いて原水（供給水）の軟水化している際、他方の軟水器１２（１１）に対して塩水を供給することで、該軟水器１２（１１）に内蔵されているイオン交換樹脂を再生する役割を担う。
【００１３】
尚、上記軟水器１１,１２の択一的な使用による原水の軟水化は、その配管系にそれぞれ介挿されたバルブ１５ａ,１５ｂを互いに連動させて選択的に開閉制御することによってなされる。また再生槽１３から軟水器１１,１２への塩水の供給は、上記軟水器１１,１２の択一的な使用に連動させてバルブ１６ａ,１６ｂを選択的に開閉し、図示しないポンプの駆動または原水を使ったエジェクタ作用によってなされる。
【００１４】
また軟水設備１０の出口側には、前記軟水器１１,１２を介して軟水化された処理水の硬度（硬度成分濃度）を検出する硬度検出器１７が設けられている。この硬度検出器１７は、例えばイオン電極型のセンサを備えて処理水中に含まれる硬度成分濃度を計測するように構成される。この硬度検出器１７により監視される処理水の硬度成分濃度に応じて、前述した軟水器１１,１２の運転切り換えが制御される。尚、硬度検出器１７による処理水の硬度（硬度成分濃度）の監視箇所（サンプリング点）については、設備仕様に応じて定めればよいことは言うまでもない。そしてこの硬度検出器１７による処理水のモニタにより、軟水器１１,１２から得られる処理水の硬度成分濃度が予め設定された既定値よりも高い場合には、該処理水の前記ボイラ装置２０への供給が阻止される。つまり硬度成分濃度の高い処理水の出力（硬度成分のリーク）が防がれるようになっている。
【００１５】
尚、前述した再生槽１３は、例えば図２にその概略構成を示すように、所定容量の貯留槽１３ａと、この貯留槽１３の底部に配設されたバブリング管１３ｂとを備える。そして貯留槽１３ａに投入された塩と原水とを上記バブリング管１３ｂから吐出させたバブル（泡）を用いて撹拌（バブリング）して飽和塩水を生成し、この飽和塩水を蓄える役割を担う。またこの再生槽１３には、塩水の貯留量を検出する為の水位センサ１３ｃや、塩水の塩分濃度を検出する為の濃度センサ１３ｄが組み込まれている。
【００１６】
さて上述した如く構成された軟水設備１０に対して、その運転を支援する運転支援システムは、図１に示すように上記軟水設備１０の各部の運転状態、具体的には前記硬度検出器１７の出力や、前記各バルブ１５ａ,１５ｂ,１６ａ,１６ｂの開閉状態、更には再生槽１３における水位センサ１３ａや濃度センサ１３ｄの出力をモニタする機器管理装置３１を備える。この機器管理装置３１は、軟水設備１０の設置現場に該軟水設備に付随して設けられるもので、上述した如く監視した軟水設備１０の各部の運転状態を示す情報（データ）を、所定のネットワーク３２を介して管理センタ３３に通知する役割を担っている。
【００１７】
具体的には前記機器管理装置３１は、携帯電話端末のような情報通信端末（図示せず）を備え、パケット通信等により上記ネットワーク３２を介して管理センタ３３をアクセスする。そして上記情報通信端末から、軟水設備１０の運転状態と共に該軟水設備１０に予め付されたＩＤ情報を前記管理センタ３３に通知するように構成される。
【００１８】
一方、この管理センタ３３は、上述した軟水設備１０を含む複数の軟水設備をその管理対象としたもので、これらの軟水設備１０の所在やその設備仕様、更には運転仕様（条件）等を予め登録したデータベース（ＤＢ）３４を備えている。上記設備仕様は、例えば各軟水設備１０における軟水器１１,１２や再生槽１３の容量や、硬度検出器１７のタイプ（センサ形式）等からなる。また上記運転仕様は軟水設備１０からの処理水供給量（通水量）等からなる。更にはこのデータベース３４には、各軟水設備１０に対するメンテナンスの履歴情報等も適宜記憶されるようになっている。
【００１９】
しかして管理センタ３３は、特にこのシステムにおいては前記軟水設備１０における前記軟水器１１,１２の再生槽１３から供給される塩水を用いた再生動作を検出する再生検出手段と、この再生動作の検出結果から前記再生槽１３での塩の使用量を求める塩使用量算出手段と、更にこの算出手段にて求められた上記再生槽１３における塩の使用量に応じて前記軟水設備１０への塩の供給を指示する塩供給指示手段とを備える。これらの各手段は、管理センタ３３を構築する情報処理装置のソフトウェアプログラムによりそれぞれ実現される。
【００２０】
具体的には上記再生検出手段は、前述した軟水設備１０における再生の為のバルブの切り換え動作、または硬度検出器１７によるバルブの切り換え指令を検出することで、軟水器１１（１２）の再生動作の開始を検出する。なお、水位センサ１３ｃによる液位低下検出、または濃度センサ１３ｄのよる濃度変動を検出する等して上記軟水器１１（１２）の再生動作の開始を検出するようにしても良い。また上記塩使用量算出手段は、データベース３４から求められる軟水器１１（１２）の容量と、前記再生槽１３における濃度センサ１３ｄによって求められて軟水器１１,１２の再生に用いられた塩水の飽和濃度、および軟水器１１,１２の再生回数（履歴）とから、
[塩の使用量]＝[水量（軟水器の容量）]×[塩の飽和濃度]×[再生回数]
として塩の使用量を算出する。この際、その塩の使用量を軟水器１１（１２）に組み込まれたイオン交換樹脂の再生処理に必要とする塩の量に着目し、
［塩の使用量］＝［単位樹脂量当りの塩の量］×［樹脂量］×［再生回数］
として求めて管理することも可能である。
【００２１】
そして前記塩供給指示手段は、再生槽１３に投入した塩の量と、上述した如く算出される塩の使用量とを比較することで、例えば再生槽１３における塩の残量が、前記軟水器１１,１２を１回だけ再生し得るだけの量となったとき、当該軟水設備１０に対する塩の配送を指示する如く構成される。
ちなみにこの塩の配送は、管理センタ３３から前記ネットワーク３２を通して所定の塩供給会社３５に、塩の配送先である軟水設備１０の所在と、配送すべき塩の量等を通知することによってなされる。塩供給会社３５はこのような通知を受けることで、その指定された軟水設備１０に対して塩を配送する。そして塩が供給された軟水設備１０においては、当該塩の供給により再生槽１３における塩の残量が少なくなってきたことを知り、供給された塩を前記再生槽１３に投入することになる。尚、上述した如く塩の配送を指令するに際して、前記管理センタ３３から軟水設備１０側に対して塩を配送する旨の通知を行うようにしても良いことは言うまでもない。
【００２２】
ここで前述した軟水設備１０における軟水器１１,１２再生と、軟水設備１０に対する塩の供給について、図３に示す作業手順（処理手順）に従って今少し詳しく説明する。軟水設備１０においては、例えば前述した硬度検出器１７を用いて軟水器１１,１２の一方において軟水化された処理水の硬度成分濃度を所定の周期毎に検査している［ステップＳ１］。そしてその硬度成分濃度が、予め設定された閾値を越えたか否かを判定することで、軟水器１１,１２のイオン交換樹脂が飽和状態に近付いたか否かを検出している［ステップＳ２］。この判定により軟水器１１（１２）のイオン交換樹脂が飽和状態に近付いたことが検出されると、前述したバルブを切り換え制御することで、今まで待機状態にあった他方の軟水器１２（１１）を軟水化処理に用いる［ステップＳ３］。従って軟水の生成処理は、軟水器１１,１２の切り換えによって継続的に実行される。
【００２３】
このとき軟水設備１０においては、軟水の生成から開放された軟水器１２（１１）の飽和状態に近付いたイオン交換樹脂を再生するべく、当該軟水器１２（１１）に対して前記再生槽１３から塩水を供給してその再生処理を実行する［ステップＳ４］。すると前記機器監視装置３１は、この軟水器１２（１１）の再生動作を検出し、その旨の情報を前記管理センタ３３に対して通知する［ステップＳ５］。
【００２４】
すると管理センタ３３においては、その通知を受けて軟水設備１０における軟水器１１,１２の再生回数をモニタし、その再生回数を確認する［ステップＳ１１］。この再生回数のモニタは、初期値が零[０]として設定される再生回数を、上記再生開始の通知を受ける都度、インクリメントする等して管理される。その後、管理センタ３３においては前述したようにして当該軟水設備１０における塩の使用量を計算する［ステップＳ１２］。そして計算した塩の使用量と、再生槽１３に投入した塩の量とからその残量を求め、その残量が所定の塩供給判定閾値よりも下回るか否か、即ち、再生槽１３に残されている塩が不足しているか否かを判定する［ステップＳ１３］。
【００２５】
塩の残量に余裕がある場合には、そのままその管理処理を終えるが、塩の残量が不足している場合には、管理センタ３３は前述したように塩供給会社３４に対して塩の配送を依頼する［ステップＳ１４］。この結果、塩供給会社３４を通して前記軟水設備１０に対して所定量の塩が供給されることになり［ステップＳ１５］、軟水設備１０においては供給された塩を再生槽１３に投入することによってその補充がなされることになる。
【００２６】
かくして上述した如く管理センタ３３において再生槽１３における塩の残量を監視し、塩が不足する場合には塩供給会社３５を通して前記軟水設備１０に対して塩を供給するように構築されたシステムによれば、軟水設備１０においては塩が供給された時点で、その塩を再生槽１３に投入するだけで良く、再生槽１３における塩の残量管理が不要である。しかも軟水設備１０においては、再生槽１３に補充すべき塩を予め準備しておく必要がないので、いわゆる備品管理も不要である等の利点がある。従って再生槽１３の運転管理の管理の全てを管理センタ３３に委ねることが可能となるので、軟水設備１０における仕事内容を管理からジョブ（作業）に置き換えることが可能となり、管理の煩わしさを解消して軟水設備１０の取り扱いの簡略化（容易化）を図ることが可能となる。
【００２７】
また軟水設備１０の設置現場において再生槽１３への塩の投入を忘れても、管理センタ３３に監視の下で塩が配送された時点で上記再生槽１３に塩を投入するだけで良いので、ボイラ装置２０に対して硬度成分濃度の高に水が送り込まれる等の不具合を確実に防ぐことができる。しかも再生槽１３における塩の残量を定量的にモニタして塩の補充を行うので、再生槽１３から供給される塩水の塩分濃度を常に安定に保つことができる。従って軟水器１１,１２におけるイオン交換樹脂の再生を確実に行うことができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００２８】
ところで上述した管理センタ３３においては、再生槽１３に対する塩の投入管理のみならず、軟水設備１０におけるその他の機器の運転状態も監視している。例えば管理センタ３３は、前記硬度検出器１７におけるイオン電極の検出特性等をモニタしており、該イオン電極の特性が劣化したときには、メンテナンス会社３６に対してイオン電極の交換を指示するものとなっている。これによりメンテナンス会社３６から軟水設備１０に対してメンテナンス要員が派遣され、硬度検出器１７におけるイオン電極の交換作業が実施されるようになっている。この際、硬度検出器１７において用いられる検査液の補充も行われる。その他にも管理センタ３３においては、前記軟水器１１,１２におけるイオン交換樹脂の特性を調べることで、適宜、その交換を指示する役割も担っている。
【００２９】
即ち、図４にその概略的な作業手順（処理手順）を示すように、軟水設備１０においては、例えば軟水器１１,１２の運転時間やその通水量をモニタしており［ステップＳ２１］、一定の運転時間が経過したか否か、或いは一定量の通水が行われたか否かを判定している［ステップＳ２２］。そして運転時間または通水量において一定の条件が満たされる都度、前記硬度検出器１７におけるイオン電極の校正を行い、その検出精度を維持している［ステップＳ２３］。
【００３０】
このイオン電極の校正は、例えば所定の検査液を用いてイオン電極の電気伝導度を計測し、センシングアンプ（図示せず）等に組み込まれた補正回路によりその出力を本来取り得る値に補正することによってなされる。この際、前記機器監視装置３１において上記イオン電極の校正動作を検知し、この校正処理によって求められる上記イオン電極の出力（電気伝導度）を該イオン電極の検出特性を示すデータとして前記管理センタ３３に対して通知する［ステップＳ２４］。
【００３１】
すると管理センタ３３においては、軟水設備１０から通知された上記イオン電極の出力（電気伝導度）を検定し、該イオン電極の検出特性が劣化してきたか否かを判定する［ステップＳ３１］。そしてイオン電極の劣化が認められない場合には、格別な処理を実行することなく本来の管理手順（メインルーチン）に戻るが、該イオン電極の検出特性の劣化が認められる場合には、メンテナンス会社３６に対して電極交換の指示を発する［ステップＳ３２］。この指示は、軟水設備１０の所在と、その軟水設備１０における硬度検出器１７の形式とその仕様、およびそのイオン電極の交換を指示する旨の情報をメンテナンス会社３６に通知することによってなされる。尚、上述したイオン電極の検出特性の劣化判定と、この判定結果に基づく電極交換の指示［ステップＳ３１,Ｓ３２］を、軟水設備側で実施することも勿論可能である。
【００３２】
しかしてこのような通知を受けたメンテナンス会社３６においては、指定されたイオン電極とその校正に用いる検査液を軟水設備１０に配送する［ステップＳ３３］。そして軟水設備１０において硬度検出器１７のイオン電極を交換し、またその検査液を補充する［ステップＳ２５］。この際、軟水設備１０においては、例えばイオン電極の校正周期を規定する軟水器１１,１２の運転時間やその通水量をリセットし［ステップＳ２６］、交換されたイオン電極についてその校正処理を施して［ステップＳ２３］、元の処理ルーチンに復帰する。一方、メンテナンス会社３６においては、交換によって硬度検出器１７から取り外されたイオン電極、即ち、検出特性の劣化したイオン電極を回収し［ステップＳ３４］、回収したイオン電極を再生処理して次回のイオン電極の交換に備える［ステップＳ３５］。
【００３３】
かくして上述した如く本システムにおいては、管理センタ３３において硬度検出器１７におけるイオン電極の検出特性を監視し、イオン電極の検出特性が劣化している場合にはメンテナンス会社３６塩供給会社３４を通してその交換を行うようにしているので、軟水設備１０においては硬度検出器１７の検出特性を管理することなく該軟水設備１０の処理能力を高く維持することができ、その取り扱いの大幅な簡素化を図ることが可能となる。
【００３４】
尚、軟水器１１,１２におけるイオン交換樹脂の交換作業についても同様にして管理センタ３３の管理の下で実行することができる。この場合には、再生したイオン交換樹脂が再び飽和状態に至るまでの軟水器１１,１２の稼働時間やその通水量を監視し、そのライフタイムが短くなったとき、これをイオン交換樹脂の特性劣化として検出するようにすれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、再生槽に残っている塩の量を管理センタにおいて定量的に把握し、上記再生槽に対する塩の補充（追加投入）を確実に行うことができるので、軟水器におけるイオン交換樹脂の再生がおろそかになることなく、軟水設備にて軟水化された処理水の硬度成分濃度を常に低く抑えることができる。しかも軟水設備においては、塩が配送されたときにその塩を再生槽に投入するだけの簡単な作業が要求されるだけなので、軟水設備の取り扱いの大幅な簡素化を図り得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軟水設備の運用支援システムの概略構成を示す図。
【図２】軟水設備における再生槽の概略構成を示す図。
【図３】図１に示す運用支援システムにおける再生槽に対する塩の概略的な補充処理手順を示す図。
【図４】図１に示す運用支援システムにおける硬度検出装置のイオン電極の概略的な交換処理手順を示す図。
【符号の説明】
１０ 軟水設備
１１,１２ 軟水器
１３ 再生槽
１７ 硬度検出器
２０ ボイラ装置
３１ 機器監視装置
３２ ネットワーク
３３管理センタ
３４ データベース
３５ 塩供給会社
３６ メンテナンス会社

Claims (2)

1. 原水をイオン交換して軟水化する軟水器と、この軟水器を再生するための塩水を生成する再生槽と、前記軟水器による処理水の硬度を検出する硬度検出器と、この硬度検出器を所定の周期毎に校正する校正手段とを備えた軟水設備、およびこの軟水設備の稼働状態を所定の通信回線を介して監視して該軟水設備の運用を支援する管理センタからなり、
   上記管理センタは、前記軟水設備における前記軟水器の前記塩水を用いた再生動作を検出する再生検出手段と、
   この検出結果から前記再生槽での塩の使用量を求める塩使用量算出手段と、
   算出された上記塩の使用量に応じて前記軟水設備への塩の供給を指示する塩供給指示手段と、
   前記硬度検出器の校正時における該硬度検出器の出力から該硬度検出器の電極劣化を判断する手段と、
   この判断結果に従って前記硬度検出器の電極の交換を指示する手段と
   を具備したことを特徴とする軟水設備の運用支援システム。
2. 前記軟水器は、原水の通流路を切り換えて択一的に使用される２台の軟水器からなり、前記再生槽は、前記原水の通流路から切り離された軟水器に対して塩水を供給して該軟水器の再生に供せられるものであって、
   前記硬度検出器は、前記軟水器の択一的な切り換えの判定に用いられるものである請求項１に記載の軟水設備の運用支援システム。

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