JP5277995B2

JP5277995B2 - 純水製造システム

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Publication number: JP5277995B2
Application number: JP2009016789A
Authority: JP
Inventors: 剛米田; 敦行真鍋; 孝文井伊; 修平泉
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-01-28
Also published as: JP2010172806A

Description

本発明は純水製造システムに関し、より詳しくは、膜ろ過装置や電気再生式脱塩装置（以下、「ＥＤＩ装置」という。）等の純水装置で製造された純水を純水タンクに貯留し、該純水タンクに貯留された純水を熱交換器等の外部機器に給水する純水製造システムに関する。

従来より、熱交換器、冷却塔、ボイラー用水、医療器具等の洗浄用水などには高純度に精製された純水が使用されている。

この種の純水製造システムでは、通常、地下水や井戸水等の原水を逆浸透膜装置（以下、「ＲＯ装置」という。）等の膜ろ過装置やＥＤＩ装置で処理して純水（処理水）を生成し、この生成された純水を処理水タンク（純水タンク）に貯留している。

例えば、特許文献１には、図１９に示すように、ＲＯ装置１０７の透過水を脱イオン処理するＥＤＩ装置１０１の処理水出口側に設けた処理水流出ライン１０２に、処理水供給ライン１０３と処理水循環ライン１０４を分岐して接続し、処理水の流路を処理水供給ライン１０３又は処理水循環ライン１０４に切り替えるための流路切替手段１０５を設置し、処理水供給ライン１０２に処理水タンク１０６を接続して該処理水タンク１０６内に貯留された処理水を外部機器に送るようにし、ＥＤＩ装置１０１を連続的に運転すると共に、処理水供給ライン１０２に送られる処理水の量に応じて、処理水を処理水供給ライン１０２に送る制御と、処理水を処理水循環ライン１０３に送る制御とを行うようにした電気脱イオン法による被処理水の処理方法が提案されている。

すなわち、外部機器に接続された給水ライン１０８の通過水量に応じてＥＤＩ装置１０１をオン・オフ制御すると、ＥＤＩ装置１０１の運転時間が短い場合は、ＥＤＩ装置１０１内の脱塩室に収容されたイオン交換樹脂の再生が不完全となる。したがって、この状態でＥＤＩ装置１０１の運転を再開すると、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下した状態で再運転されるため、処理水の純度低下を招くおそれがある。

このため特許文献１では、ＥＤＩ装置１０１を連続運転する一方で、処理水タンク１０１内の水位が所定レベルに達したときは、流路切替手段１０５により処理水流路を処理水循環ライン１０４に切り替え、処理水を被処理水供給ライン１０９に還流させている。そして、これによりＥＤＩ装置１０１内の脱塩室に収容されたイオン交換樹脂は、常に再生された状態を維持することが可能となり、処理水の純度低下を防止している。

特許第３２７３７１８号明細書

しかしながら、特許文献１では、処理水タンク１０６が外気と接している場合、給水ライン１０８に接続される外部機器の長時間停止等により処理水タンク１０６内での処理水の滞留時間が長くなると、大気中のＣＯ_２が処理水内に溶解したり、処理水タンク１０６の内壁や処理水タンク１０６内に配された水位センサ等の取付部品から金属イオン等の不純物が溶出し、その結果、処理水の水質低下を招くおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、純水タンクに貯留される純水を常に所望の高純度に維持し、斯かる高純度の純水を常時外部機器に給水することができる純水製造システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る純水製造システムは、純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、前記純水タンクの水位を検出する水位検出手段と、前記水位が所定時間内に変動したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記水位変動が生じなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明に係る純水製造システムは、純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、前記純水タンクと外部機器との間に介装されて該外部機器に給水される純水流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段が所定時間内に前記純水流量を検出したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記純水流量を検出しなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明に係る純水製造システムは、純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、前記純水タンク内の純水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有していることを特徴としている。

さらに、本発明の純水製造システムは、前記水質検出手段が、前記純水タンク内での前記純水の比抵抗を検出する比抵抗検出手段を有し、前記制御手段は、前記比抵抗が所定値以下か否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記比抵抗が前記所定値以下であると判断されたときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴としている。

また、本発明の純水製造システムは、前記水質検出手段が、前記純水タンク内での前記純水の電気伝導率を検出する電気伝導率検出手段を有し、前記制御手段は、前記電気伝導率が所定値以上か否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記電気伝導率が前記所定値以上であると判断されたときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴としている。

さらに、本発明の純水製造システムは、前記水質検出手段が、前記純水タンク内での前記純水の比抵抗を検出する比抵抗検出手段と、前記純水に含有されるＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度検出手段と、前記純水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段とを有し、前記制御手段は、前記ＣＯ_２濃度検出手段及び前記ｐＨ検出手段の各検出結果に基づいて比抵抗を推算する比抵抗推算手段と、前記比抵抗検出手段の検出結果が前記比抵抗推算手段の推算結果よりも小さいときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明の純水製造システムは、前記水質検出手段が、前記純水タンク内での前記純水の電気伝導率を検出する比抵抗検出手段と、前記純水に含有されるＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度検出手段と、前記純水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段とを有し、前記制御手段は、前記ＣＯ_２濃度検出手段及び前記ｐＨ検出手段の各検出結果に基づいて電気伝導率を推算する電気伝導率推算手段と、前記電気伝導率検出手段の検出結果が前記電気伝導率推算手段の推算結果よりも大きいときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴としている。

また、本発明の純水製造システムは、前記純水装置が、ＥＤＩ装置、膜ろ過装置、及びイオン交換樹脂塔のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴としている。

さらに、本発明の純水製造システムは、前記純水装置の上流側に被処理水タンクが設けられ、前記循環手段は前記被処理水タンクに接続されていることを特徴としている。

また、本発明の純水製造システムは、前記純水装置が複数設けられると共に、最上流の純水装置の上流側又は前記純水装置間に被処理水タンクが設けられ、前記循環手段は前記被処理水タンクに接続されていることを特徴としている。

上記純水製造システムによれば、純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置（ＲＯ装置、ＥＤＩ装置、イオン交換樹脂塔等）と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、前記純水タンクの水位を検出する水位検出手段と、前記水位が所定時間内に変動したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記水位変動が生じなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有しているので、純水タンク内の水位が所定時間変動しなかった場合は、前記純水タンク内の純水を純水装置に循環させて再処理することができる。したがって、純水タンク内に純水が長時間滞留することがないので、大気中のＣＯ_２が純水に溶解したり純水タンクの内壁や純水タンク内に付設された部品類から金属イオン等の不純物が溶出するのを抑制することができ、常に所望の高純度を有する純水を熱交換器等の外部機器に給水することができる。

また、流量検出手段を純水タンクと外部機器との間に介装し、純水流量が所定時間検出されない場合は前記所定時間水位変動が生じなかったと判断し、駆動手段により循環手段を駆動させるので、前記純水タンク内の純水を純水装置に循環させて再処理することができる。すなわち、水位検出手段に代えて流量検出手段を設けた場合も、上述と同様、大気中のＣＯ_２が純水に溶解したり純水タンクの内壁や純水タンク内に付設された部品類から金属イオン等の不純物が溶出するのを抑制することができ、常時、所望の高純度を有する純水を熱交換器等の外部機器に給水することができる。

また、比抵抗検出手段、又は電気伝導率検出手段を設け、比抵抗が所定値以下、又は電気伝導率が所定値以上の場合に純水の水質が低下したと判断して駆動手段により循環手段を駆動させるので、前記純水タンク内の純水を純水装置に循環させて再処理することができる。すなわち、水位変動や流量検出に代えて、比抵抗又は電気伝導率の検出値に応じて循環手段の駆動を制御することによっても、上述と同様、大気中のＣＯ_２が純水に溶解したり純水タンクの内壁や純水タンク内に付設された部品類から金属イオン等の不純物が溶出するのを抑制することができ、常に所望の高純度を有する純水を熱交換器等の外部機器に給水することができる。

また、比抵抗検出手段又は電気伝導率検出手段に加え、ＣＯ_２濃度検出手段及びｐＨ検出手段を設け、ＣＯ_２濃度やｐＨ値に基づいて比抵抗又は電気伝導率を推算する一方、実際の比抵抗又は電気伝導率を検出し、推算値と検出値を比較し、その比較結果に応じて循環手段の駆動を制御することにより、所望水質の純水を外部機器に給水することが可能である。

すなわち、比抵抗検出値が比抵抗推算値よりも小さい場合、又は電気伝導率検出値が電気伝導率推算値よりも大きい場合は、純水純度の低下要因がＣＯ_２溶解に依るものと判断することができる。したがって、ＣＯ_２溶解であれば許容できるような水質要求の場合は、純水を無駄に純水装置に循環させるのを回避してエネルギを節減する一方、比抵抗検出値が比抵抗推算値以下の場合、又は電気伝導率検出値が電気伝導率推算値以上の場合は、純水タンク等からの金属イオンの溶出など、ＣＯ_２溶解以外の理由で水質が低下していると判断し、純水を系内で循環させることができるので、常に所望水質の純水を外部機器に給水することが可能となる。

本発明に係る純水製造システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示すシステム構成図である。ＥＤＩ装置の内部構造を模式的に示した図である。前記純水製造システムの制御系を示すブロック構成図である。第１の水位設定パターンを説明するための処理水タンクの正面図である。上記純水製造システムの第１の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャート（１／２）である。上記純水製造システムの第１の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャート（２／２）である。第２の水位パターンを説明するための処理水タンクの正面図である。上記純水製造システムの第２の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャート（１／２）である。上記純水製造システムの第２の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャート（２／２）である。本発明に係る純水製造システムの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。上記第２の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。本発明に係る純水製造システムの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。上記第３の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。本発明に係る純水製造システムの第４の実施の形態を示すシステム構成図である。上記第４の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。本発明に係る純水製造システムの第５の実施の形態を示すシステム構成図である。本発明に係る純水製造システムの第６の実施の形態を示すシステム構成図である。本発明に係る純水製造システムの第７の実施の形態を示すシステム構成図である。特許文献１に記載された純水製造システムの概略システム構成図である。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１は本発明に係る純水製造システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。

該純水製造システムは、原水供給ライン１からの原水を軟水化して被処理水を生成する軟水装置２と、該軟水装置２で生成された被処理水を貯留する被処理水タンク３と、被処理水ライン４から供給される被処理水を処理して純水を生成する純水装置５と、該純水装置５で生成された純水を処理水ライン６を介して貯留する処理水タンク（純水タンク）７とを備えている。

処理水タンク７は、給水ライン８を介して冷熱機器等の外部機器に接続され、純水を前記外部機器に給水する一方、循環水ライン９を介して処理水タンク７内の純水が被処理水タンク３に還流可能となるように構成されている。すなわち、循環水ライン９には循環弁１０及び循環ポンプ（循環手段）１１が介装され、必要に応じて処理水タンク７内の純水が被処理水タンク３に還流される。

また、処理水タンク７の下部には圧力検知式の水位センサ（水位検出手段）１２が設けられ、処理水タンク７内の水頭を検知して、その検知信号を後述する制御部に送信する。

また、軟水装置２は、イオン交換樹脂塔内にナトリウム型の陽イオン交換樹脂（不図示）が収容されており、イオン交換樹脂塔に併設された塩水タンク（不図示）内には飽和食塩水が貯留されている。この軟水装置２では、通水モード時に原水供給ライン１から原水が供給される。そして、原水に含まれる硬度成分、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、陽イオン交換樹脂のナトリウムイオンとイオン交換されて除去され、軟水化され、被処理水となって被処理水タンク３に貯留される。また、軟水装置２の陽イオン交換樹脂の交換能力が飽和状態になると、軟水装置２は通水モードから再生モードに切り替えられて飽和食塩水が前記塩水タンクから供給され、これにより陽イオン交換樹脂の再生が行われる。そして再生処理が終了すると、再び通水モードとなって原水が供給可能状態となる。

また、純水装置５は、本実施の形態では、ＲＯ装置１３とＥＤＩ装置１４とで構成されている。

ＲＯ装置１３は、例えばスパイラル形状に巻回されたＲＯ膜エレメント（以下、「ＲＯ膜」という。）１５ａを内蔵したＲＯモジュール１５と、加圧ポンプ１６とを有している。また、ＲＯモジュール１５は、被処理水が供給される一次側とＲＯ膜１５ａを透過した透過水を出力する二次側とに分離されている。さらに、ＲＯ装置１３には、ＲＯ膜１５ａを透過しなかった濃縮水の一部を原水側に還流するＲＯ循環水ライン１７と、前記濃縮水の残部を系外に排水する排水ライン１８とが接続されている。ＲＯ循環水ライン１７は、具体的には、排水ライン１８の途中から分岐されて前記加圧ポンプ１６の上流側に接続されると共に、該ＲＯ循環水ライン１７には定流量制御弁（不図示）が介装され、濃縮水の一部が被処理水タンク３からの被処理水と合流し、ＲＯモジュール１５に供給されるように構成されている。尚、排水ライン１８には排水弁１９が介装されている。

このように構成されたＲＯ装置１３では、加圧ポンプ１６を駆動し、ＲＯ膜１５ａに一次側から浸透圧以上の高圧が負荷されると、溶存塩類やシリカ（ＳｉＯ_２）が除去された高純度の透過水が二次側に出水し、これにより処理水を生産する。また、ＲＯ膜１５ａを透過しなかった濃縮水の一部はＲＯ循環水ライン１７を介して加圧ポンプ１６の上流側に還流され、残りは排水弁１９から排水される。

また、ＥＤＩ装置１４は、透過水ライン２１を介してＲＯ装置１３から供給される透過水を処理するＥＤＩ装置本体２０を有し、前記透過水ライン２１には給水ポンプ２２が介装されている。

ＥＤＩ装置本体２０は、具体的には図２に示すように、陽極２３と陰極２４とを有し、陽極２３と陰極２４との間には陰イオン交換膜２５と陽イオン交換膜２６とが交互に多数列設されている。そして、陽極２３と陽極２３に隣接する陰イオン交換膜２５とで陽極室２７を形成し、陰極２４と陰極２４に隣接する陽イオン交換膜２６とで陰極室２８を形成し、陰イオン交換膜２５と陽イオン交換膜２６とで、図中左側から脱塩室２９及び濃縮室３０が交互に形成され、かつ各脱塩室２９には、陽イオン交換体と陰イオン交換体の混合物からなるイオン交換体３１が充填されている。また、脱塩室２９は処理水ライン６に接続される一方、陽極室２７及び陰極室２８は電極水ライン３２に接続され、電極水は排水弁３３を介して系外に排水される。また、濃縮室３０は濃縮水ライン３４に接続され、濃縮水の一部は透過水ライン２１に回収され、残部は排水弁３５を介して系外に排水される。尚、濃縮水ライン３４からの濃縮水は、被処理水よりも純度が高いので、被処理水タンク３又は被処理水ライン４に合流させ、全量を回収するように構成することもできる。

このように構成されたＥＤＩ装置１４では、陽極２３と陰極２４との間に直流電圧を印加すると、脱塩室２９に入水してきた透過水中のイオン成分は、イオン交換体３１の表面を電位の方向に移動する。すなわち、陰イオンは陰イオン交換膜２５を通過して陽極室２７又は濃縮室３０に移動し、一方、陽イオンは陽イオン交換膜２６を通過して陰極室２８又は濃縮室３０に移動し、これらイオン成分を含んだ濃縮水は電極水ライン３２又は濃縮水ライン３４を介して系外に排出される。

尚、図１では陽極室２７又は陰極室２８内の電極水は電極水ライン３２から全量排水されるように構成されているが、濃縮水と同じく被処理水よりも純度が高いので、一部又は全量を被処理水タンク３又は被処理水ライン４に合流するように構成してもよい。

このようにして脱塩室２９に供給された微量のイオン成分を含んだ透過水は、脱イオン処理された高純度の純水となり、処理水ライン６から処理水タンク７に給水される。

図３は上記純水製造システムの制御系を示すブロック構成図である。

制御部３６は、軟水装置２、ＲＯ装置１３、ＥＤＩ装置１４との間でインターフェース動作を司り、水位センサ１２からの電気信号を受信すると共に、循環弁１０や循環ポンプ１１に駆動信号を送信する入出力部３７と、所定の演算プログラム等が格納されたＲＯＭ３８と、演算結果を一時的に記憶したりワークエリアとして使用されるＲＡＭ３９と、システム全体を制御するタイマ４０ａを内蔵したＣＰＵ４０とを備えている。

上記純水製造システムでは、ＲＯ装置１３とＥＤＩ装置１４とが連動して駆動し、これら純水装置５が駆動しているときは処理水ライン６を介して純水が処理水タンク７に給水され、給水ライン８への給水停止等により処理水タンク７の水位が所定の上限水位ＬＨに達したときに純水装置５の駆動が停止するように構成されている。

そして、本実施の形態では、制御部３６は、処理水タンク７内の水位が所定時間内に変動したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記水位変動が生じなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有している。

図４は処理水タンク７の水位パターン（第１の水位設定パターン）の一例を示す図であり、循環ポンプ１１の停止位置Ｌが純水装置５の駆動水位ＬＬよりも高く設定されている。

図５及び図６は上記第１の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、純水装置５のオン・オフ制御を行う。すなわち、純水装置５は、処理水タンク７の水位が上限水位ＬＨに達した時点でオフし、給水ライン８や循環水ラインへの純水の流出により水位が純水装置５の駆動水位ＬＬに達した時点でオンする。

次いで、ステップＳ２では、水位センサ１２で現在水位を検知し、ステップＳ３では、タイマ４０ａが所定時間（例えば、１時間）を計時したか否かを判断する。そして、ステップＳ３の答が否定（Ｎｏ）のときは所定時間が経過するのを待機し、所定時間が経過したときはステップＳ４に進み、水位変動があったか否かを判断する。

そして、その答が肯定（Ｙｅｓ）の場合はステップＳ１に戻って、純水装置５のオン・オフ制御を行い、その後、上記ステップＳ２〜ステップＳ４の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ４の答が否定（Ｎｏ）となって水位変動が生じなかった判断されたときは、図６のステップＳ５に進み、水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ以上か否かを判断する。

そして、その答が肯定（Ｙｅｓ）のときは、ステップＳ６に進み循環ポンプ１１を駆動させて処理水タンク７内の純水を被処理水タンク３に還流させる。

次いで、ステップＳ７では処理タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌに低下したか否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）のときは、処理タンク７の水位が前記停止水位Ｌに低下するのを待機し、前記水位が前記停止水位Ｌに低下すると、ステップＳ８に進んで循環ポンプ１１を停止させ、その後ステップＳ９に進んで、純水装置５を強制的に駆動させる。

一方、ステップＳ５の答が否定（Ｎｏ）のとき、すなわち処理タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ未満の場合も、ステップＳ９に進み、純水装置５を強制的に駆動させる。

このように循環ポンプ１１の停止直後、及び水位変動がなくても処理水タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ未満の場合は、純水装置５を強制的に駆動させる。そしてこれにより、この間に外部機器から給水要求が生じた場合でも高純度を維持しつつ所望水質の純水を前記外部機器に給水することが可能となる。

この後、図５のステップＳ１に戻り、純水装置５のオン・オフ制御を行い、上述した処理を繰り返す。

このように本実施の形態では、処理水タンク７の水位が所定時間経過しても変動しなかった場合は、循環ポンプ１１を駆動させて被処理水タンク３に強制的に還流させ、再処理を行っているので、処理水タンク７内に純水が長時間滞留するのを回避することができる。したがって大気中のＣＯ_２が純水中に溶解したり、処理水タンク７の内壁等から金属イオンが溶出して純水中に混入するのを極力回避することができる。そして、これにより処理水タンク７内の純水を常に高純度に維持することが可能となり、所望水質の純水を常時外部機器に給水することが可能となる。

図７は処理水タンク７の第２の水位設定パターンを示す図であり、循環ポンプ１１の停止位置Ｌが純水装置５の駆動水位ＬＬよりも低く設定されている場合である。

図８及び図９は上記第２の水位設定パターンにおける制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、上述と同様、純水装置５のオン・オフ制御を行い、ステップＳ１２では、水位センサ１２で現在水位を検知し、ステップＳ１３で所定時間（例えば、１時間）が経過したか否かを判断する。そして、ステップＳ１３の答が否定（Ｎｏ）のときは所定時間が経過するのを待機し、所定時間が経過したときはステップＳ１４に進み、水位変動があったか否かを判断する。

そして、その答が否定（Ｎｏ）となって水位変動が生じなかったときは、図９のステップＳ１５に進み、循環弁１０を開弁して循環ポンプ１１を駆動し、続く、ステップＳ１６で処理水タンク水位が純水装置５の駆動水位ＬＬにまで低下したか否かを判断する。

そして、その答が否定（Ｎｏ）のときは、処理水タンク水位が純水装置５の駆動水位ＬＬにまで低下するのを待機し、前記駆動水位ＬＬまで低下するとステップＳ１７に進んで純水装置５を駆動させ、ステップＳ１８に進む。

一方、図８のステップＳ１４の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合、すなわち、所定時間の間に水位変動があった場合は直ちにステップＳ１８に進む。

次に、ステップＳ１８では、処理水タンク水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌまで低下したか否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）の場合、すなわち循環ポンプ１１の停止水位Ｌまで低下していない場合は、ステップＳ１１に戻り、純水装置５のオン・オフ制御を行い、上述した処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１８の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合は、ステップＳ１９に進み、循環ポンプ１１が運転中か否かを判断する。そして、その答が否定（Ｎｏ）の場合は外部機器からの給水要求により処理水タンク水位が低下したと判断し、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。

また、ステップＳ１９の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合は、前記ステップＳ１７で純水装置５を駆動させていることから、ステップＳ２０に進み、循環ポンプ１１の駆動を停止させてからステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。

このように第２の水位設定パターンの場合も、処理水タンク７の水位が所定時間変動しなかった場合は、循環ポンプ１１を駆動させて被処理水タンク３に強制的に還流させ、再処理を行っているので、処理水タンク７内に純水が長時間滞留するのを回避することができる。したがって、第１の水位設定パターンの場合と同様、大気中のＣＯ_２が純水中に溶解したり、処理水タンク７の内壁等から金属イオンが溶出して純水中に混入するのを極力回避することができ、これにより処理水タンク７内の純水を常に高純度に維持することが可能となり、所望水質の純水を常に外部機器に給水することが可能となる。

次に、純水装置５の駆動水位ＬＬ及び循環ポンプ１１の停止水位Ｌを第１の水位設定パターンとした場合について、種々の変形例を詳述するが、これら駆動水位ＬＬ及び停止水位Ｌを第２の水位設定パターンとした場合も同様である。

図１０は、本発明に係る純水製造システムに係る第２の実施の形態を示すシステム構成図である。

本第２の実施の形態では、給水ライン８に流量計（流量検出手段）４１が介装されており、該流量計４１の検出信号を制御部３６に送信し、流量計４１の検出結果に応じて循環ポンプ１１の駆動を制御している。

図１１は、上記第２の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。

ステップＳ２１では、第１の実施の形態の図５と同様、純水装置５のオン・オフ制御を行う。次いで、ステップＳ２２では、タイマ４０ａが所定時間（例えば、１時間）を計時したか否かを判断する。そしてステップＳ２２の答が否定（Ｎｏ）のときは所定時間が経過するのを待機し、所定時間が経過したときはステップＳ２３に進み、流量計４１が流量を検出したか否かを判断する。

そして、その答が肯定（Ｙｅｓ）の場合、すなわち流量計４１により流量が検出された場合は、給水ライン８を介して処理水タンク７内の純水が外部機器に給水されていると判断し、ステップＳ２１に戻って上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２３の答が否定（Ｎｏ）の場合、すなわち流量計４１により流量が検出されなかった場合は、純水が外部機器に給水されておらず、所定時間の間、水位変動がなかったと判断し、図６のステップＳ５に進み、以下、第１の実施の形態と同様の処理を実行する。すなわち、処理水タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ未満の場合は、純水装置５を強制的に駆動させる一方（Ｓ５→Ｓ９）、前記水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ以上の場合は、循環ポンプ１１を駆動させ、前記停止水位Ｌに低下した時点で循環ポンプを停止し、純水装置５を強制的に駆動させ（Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９）、その後ステップＳ２１に戻る。

このように第２の実施の形態では、流量計４１により、所定時間流量検出されなかった場合は処理水タンク７の水位が所定時間変動しなかったと判断して循環ポンプ１１を駆動させ、これにより被処理水タンク３に強制的に還流させて再処理を行っているので、処理水タンク７内に純水が長時間滞留するのを回避することができる。したがって、第１の実施の形態と同様、大気中のＣＯ_２が純水中に溶解したり、処理水タンク７の内壁等から金属イオンが溶出して純水中に混入するのを回避することができ、これにより処理水タンク７内の純水を常に高純度に維持することが可能となり、所望水質の純水を常時外部機器に給水することが可能となる。

図１２は、本発明に係る純水製造システムに係る第３の実施の形態を示すシステム構成図である。

本第３の実施の形態では、比抵抗計（比抵抗検出手段）４２を処理水タンク７に取り付けると共に、該比抵抗計４２の検出信号を制御部３６に送信し、比抵抗計４２の検出結果に応じて循環ポンプ１１の駆動を制御している。

図１３は、上記第３の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。

ステップＳ３１では、第１の実施の形態の図５と同様、純水装置５のオン・オフ制御を行う。次いで、ステップＳ３２では、比抵抗計４２で検出された比抵抗が所定値（例えば、１０ＭΩ・ｃｍ）以下か否かを判断する。そしてステップＳ３２の答が否定（Ｎｏ）の場合は処理水タンク７内の純水は所望純度を維持していると判断し、ステップＳ３１に戻って純水装置５のオン・オフ制御を行う。

一方、ステップＳ３２の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合、処理水タンク７内の純水純度が低下していると判断し、図６のステップＳ５に進み、以下、第１の実施の形態と同様の処理を実行する。すなわち、処理水タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ未満の場合は、純水装置５を強制的に駆動させる一方（Ｓ５→Ｓ９）、処理水タンク水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ以上の場合は、循環ポンプ１１を駆動させ、前記停止水位Ｌに低下した時点で循環ポンプを停止し、純水装置５を強制的に駆動させ（Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９）、その後ステップＳ２１に戻る。

このように第３の実施の形態では、比抵抗が所定値以下になったときは、純水純度が所定値以下に低下したと判断して循環ポンプ１１を駆動させ、被処理水タンク３に強制的に還流させて再処理を行っているので、処理水タンク７内に純水が長時間滞留するのを回避することができる。したがって、第１及び第２の実施の形態と同様、大気中のＣＯ_２が純水中に溶解したり、処理水タンク７の内壁等から金属イオンが溶出して純水に混入するのを極力避けることができ、これにより処理水タンク７内の純水を常に高純度に維持することが可能となり、所望の高純度を有する純水を常時外部機器に給水することが可能となる。

図１４は、本発明に係る純水製造システムに係る第４の実施の形態を示すシステム構成図である。

本第４の実施の形態では、比抵抗計４２に加え、ＣＯ_２センサ（ＣＯ_２濃度検出手段）４３及びｐＨセンサ（ｐＨ検出手段）４４を処理水タンク７に取り付け、これら比抵抗計４２、ＣＯ_２センサ４３及びｐＨセンサ４４の検出信号を制御部３６に送信し、これらの検出結果に応じて循環ポンプ１１の駆動を制御している。

すなわち、この第４の実施の形態では、純水純度の低下がＣＯ_２溶解のみに起因するときは、許容範囲内であるような水質要求の場合に、純度低下の要因を推定し、処理水タンク７内の純水の被処理水タンク３への循環を制御している。

図１５は、上記第４の実施の形態の制御手順の要部フローチャートである。

ステップＳ４１では、第１の実施の形態の図５と同様、純水装置５のオン・オフ制御を行う。

そして、ステップＳ４２では、ＣＯ_２センサ４３及びｐＨセンサ４４でＣＯ_２濃度及びｐＨ値を検出し、これら検出ＣＯ_２値、検出ｐＨ値に基づいてＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕を推算する。

すなわち、大気中のＣＯ_２が純水中に溶解すると、化学式（Ａ）で示す平衡反応が生じる。

したがって、平衡定数Ｋは数式（１）で表される。

よって、ＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕は数式（２）で表される。

そして、ｐＨは、ｐＨ＝−log〔Ｈ^＋〕であるから、ＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕をＣＯ_２濃度〔ＣＯ_２〕及びｐＨ値で表すと、数式（３）のようになる。

ここで、平衡定数Ｋは、反応系に固有の定数（1.０×１０^6.4at２５ ℃）であるから、検出ＣＯ_２値及び検出ｐＨ値からＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕を推算することができる。

このようにしてステップＳ４２では数式（３）に基づき検出ＣＯ_２値及び検出ｐＨ値からＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕を推算する。

続く、ステップＳ４３では比抵抗ρを推算する。すなわち、ステップＳ４２で推算されたＨＣＯ_３ ⁻濃度〔ＨＣＯ_３ ⁻〕とＨＣＯ_３ ⁻の極限モル伝導率Λ_０（＝４４．５Ｓ・ｃｍ^２／mol）とから電気伝導率κを推算し、該電気伝導率κから比抵抗ρ１（＝１／κ）を算出する。

そして、ステップＳ４４では比抵抗計４２で実際の比抵抗ρ２を検出し、続くステップＳ４５で推算値（ρ１）と検出値（ρ２）とを比較する。そして、検出値が推算値以上の場合は、純水の純度低下がＣＯ_２溶解のみによるものと判断し、純水の被処理水タンク３への循環制御を行うことなくステップＳ４１に戻り、上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ４５の答が肯定（Ｙｅｓ）、すなわち、検出値が推算値未満の場合は、ＣＯ_２溶解以外の要因、例えば、処理水タンク７の内壁や処理水タンク７に付設された部品類（水位センサ１２、比抵抗計４２、ＣＯ_２センサ４３、ｐＨセンサ４４等）の金属イオンの溶出等により純水の純度が低下していると判断し、図６のステップＳ５に進んで第１の実施の形態と同様の制御処理を実行する。すなわち、処理水タンク７の水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ未満の場合は、純水装置５を強制的に駆動させる一方（Ｓ５→Ｓ９）、前記水位が循環ポンプ１１の停止水位Ｌ以上の場合は、循環ポンプ１１を駆動させ、前記停止水位Ｌに低下した時点で循環ポンプを停止し、純水装置５を強制的に駆動させ（Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９）、その後ステップＳ４１に戻る。

このように第４の実施の形態では、比抵抗検出値が比抵抗推算値未満の場合は、第１〜第３の実施の形態と同様、循環ポンプ１１を駆動させ、被処理水タンク３に強制的に還流させて再処理を行っているが、比抵抗検出値が比抵抗推算値以上の場合は純水の純度低下がＣＯ_２溶解のみに起因すると判断し、循環ポンプ１１の駆動を停止しているので、水質の要求品質に応じた循環制御を行うことができる。すなわち、不必要な循環ポンプ１１の駆動を排してエネルギを節減できると共に、所望水質の純水を外部機器に常に給水することができる。

さらに、上記実施の形態では、純水装置５はＲＯ装置１３とＥＤＩ装置１４とで構成されているが、これらに限定されるものではないのはいうまでもない。

図１６は、本発明に係る純水製造システムに係る第５の実施の形態を示すシステム構成図である。

この第５の実施の形態では、純水装置５′が、複床式又は混床式のイオン交換樹脂塔４５とＥＤＩ装置１４とで構成されている。すなわち、ＲＯ装置１２に代えてイオン交換樹脂塔４５が設けられており、この場合も、上記第１〜第４の実施の形態で説明したいずれかの制御を行うことにより、常に所望水質の純水を外部機器に給水することが可能となる。

このように純水装置としては、種々の形態のものを使用することができる。例えば、上記各実施の形態では、膜ろ過装置としてＲＯ装置１２を使用しているが、ＲＯ膜１５ａに替えてナノろ過膜を使用する場合も同様であり、また、電気透析装置等、他の純水装置を使用する場合も同様であるのはいうまでもない。

また、純水装置は、少なくとも一つ以上備えていればよく、単独、又は複数の種々の組み合わせが可能である。

図１７は、本発明に係る純水製造システムに係る第６の実施の形態を示すシステム構成図である。

本第６の実施の形態では、ＲＯ装置１２とＥＤＩ装置１４の間に被処理水タンク３が介装されている。

すなわち、上記第１〜第４の実施の形態では、２個の純水装置（ＲＯ装置１２及びＥＤＩ装置１４）の最上流の上流側に被処理水タンク３を設けているが、この第６の実施の形態では、２個の純水装置の中間に被処理水タンク３を介装している。

このように処理水タンク７内の純水を再処理できればよいのであって、必ずしも最上流の純水装置の上流側でなくてもよく、少なくとも一つの純水装置の上流側に純水を還流できればよい。

図１８は、本発明に係る純水製造システムに係る第７の実施の形態を示すシステム構成図である。

本第７の実施の形態では、被処理水タンクを設けずに被処理水ライン７に純水を還流している。すなわち、循環水ライン９′は、中間に分岐ライン４６が設けられ、かつ該分岐ライン４６に排水弁４７が介装されている。そして、例えば、純水装置５の停止中に循環ポンプ１１が駆動したときは、排水弁４７を開弁して排水し、純水装置５の駆動中に循環ポンプ１１が駆動したときは、排水弁４７を閉弁状態として被処理水ライン７に還流し、これにより純水を循環制御している。

そして、本発明は、更に種々の変形が可能である。上記第３及び第４の実施の形態では、比抵抗計４２を使用しているが、該比抵抗計４２に代えて電気伝導率センサ（電気伝導率検出手段）を設けてもよい。この場合、電気伝導率は比抵抗の逆数であるから、例えば、第３の実施の形態における図１３のステップＳ３２では比抵抗が所定値以下の場合に循環ポンプ１１を駆動させているが、電気伝導率センサを使用する場合は電気伝導率が所定値以上の場合に循環ポンプ１１を駆動させるようにすればよい。同様に、第４の実施の形態における図１５のステップＳ４５では比抵抗検出値が比抵抗推算値未満の場合に循環ポンプ１１を駆動させているが、電気伝導率センサを使用する場合は電気伝導率検出値が電気伝導率推算値を超えた場合に循環ポンプ１１を駆動させるようにすればよい。

本発明は、処理水タンク内の純水を常に所望純度に維持して所望水質の純水を冷熱機器等の外部機器に給水するシステムに有用である。

５純水装置
７処理水タンク（純水タンク）
１１循環ポンプ（循環手段）
１２水位センサ（水位検出手段）
１３ＲＯ装置
１４ＥＤＩ装置
３６制御部（判断手段、駆動手段、駆動制御手段）
４１流量計（流量検出手段）
４２比抵抗計（比抵抗検出手段）
４３ＣＯ_２センサ（ＣＯ_２検出手段）
４４ｐＨセンサ（ｐＨ検出手段）
４５イオン交換樹脂塔

Claims

純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、
前記純水タンクの水位を検出する水位検出手段と、前記水位が所定時間内に変動したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記水位変動が生じなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有していることを特徴とする純水製造システム。
純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、
前記純水タンクと外部機器との間に介装されて該外部機器に給水される純水流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段が所定時間内に前記純水流量を検出したか否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記純水流量を検出しなかったと判断されたときは前記循環手段を駆動させる駆動手段とを有していることを特徴とする純水製造システム。
純水を生成する少なくとも一つ以上の純水装置と、該純水装置で生成された純水を貯留する純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水装置に循環させる循環手段とを備えた純水製造システムにおいて、
前記純水タンク内の純水の水質を検出する水質検出手段と、該水質検出手段の検出結果に応じて前記循環手段の駆動を制御する制御手段とを有していることを特徴とする純水製造システム。
前記水質検出手段は、前記純水タンク内での前記純水の比抵抗を検出する比抵抗検出手段を有し、
前記制御手段は、前記比抵抗が所定値以下か否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記比抵抗が前記所定値以下であると判断されたときに前記循環手段を駆動手段とを有していることを特徴とする請求項３記載の純水製造システム。
前記水質検出手段は、前記純水タンク内での前記純水の電気伝導率を検出する電気伝導率検出手段を有し、
前記制御手段は、前記電気伝導率が所定値以上か否かを判断する判断手段と、該判断手段により前記電気伝導率が前記所定値以上であると判断されたときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴とする請求項３記載の純水製造システム。
前記水質検出手段は、前記純水タンク内での前記純水の比抵抗を検出する比抵抗検出手段と、前記純水に含有されるＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度検出手段と、前記純水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段とを有し、
前記制御手段は、前記ＣＯ_２濃度検出手段及び前記ｐＨ検出手段の各検出結果に基づいて比抵抗を推算する比抵抗推算手段と、前記比抵抗検出手段の検出結果が前記比抵抗推算手段の推算結果よりも小さいときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴とする請求項３記載の純水製造システム。
前記水質検出手段は、前記純水タンク内での前記純水の電気伝導率を検出する電気伝導率検出手段と、前記純水に含有されるＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度検出手段と、前記純水のｐＨ値を検出するｐＨ検出手段とを有し、
前記制御手段は、前記ＣＯ_２濃度検出手段及び前記ｐＨ検出手段の各検出結果に基づいて電気伝導率を推算する電気伝導率推算手段と、前記電気伝導率検出手段の検出結果が前記電気伝導率推算手段の推算結果よりも大きいときに前記循環手段を駆動する駆動手段とを有していることを特徴とする請求項３記載の純水製造システム。
前記純水装置は、電気再生式脱塩装置、膜ろ過装置、及びイオン交換樹脂塔のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の純水製造システム。
前記純水装置の上流側に被処理水タンクが設けられ、前記循環手段は前記被処理水タンクに接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の純水製造システム。
前記純水装置が複数設けられると共に、最上流の純水装置の上流側又は前記純水装置間に被処理水タンクが設けられ、前記循環手段は前記被処理水タンクに接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の純水製造システム。