(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る純水製造装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体概略図である。図2Aは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の前段部分である。図2Bは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の中段部分である。図2Cは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の後段部分である。本実施形態に係る純水製造装置1は、例えば、原水(例えば、水道水)から脱塩水(脱イオン水)を製造する純水製造装置に適用される。純水製造装置1で製造された脱塩水は、純水として、需要箇所等に送出される。なお、本実施形態に係る純水製造装置1において、需要箇所等へ純水を供給することを「採水」ともいう。
図1に示すように、第1実施形態に係る純水製造装置1は、第1オプション機器OP1と、プレフィルタ4と、第2オプション機器OP2と、加圧ポンプ5と、インバータ6と、第1逆浸透膜モジュールとしてのRO膜モジュール7と、第3オプション機器OP3と、第1流路切換弁V71と、脱イオン部としての電気脱イオンスタック(以下、「EDIスタック」ともいう)16と、送出手段としての第2流路切換弁V72と、第4オプション機器OP4と、制御部30と、入力操作部40と、直流電源装置50と、表示部60と、を備える。
第1オプション機器OP1〜第4オプション機器OP4は、純水製造装置1に着脱可能なオプション機器として、純水製造装置1に装備される機器である。第1オプション機器OP1は、軟水器2及び活性炭濾過器3を含む。第2オプション機器OP2は、硬度センサS1及び残留塩素センサS2を含む。第3オプション機器OP3は、脱炭酸装置15を含む。第4オプション機器OP4は、第2比抵抗センサRS2、全有機炭素センサTOC及び第3温度センサTE3を含む。
また、図1に示すように、純水製造装置1は、供給水ラインL1と、第1透過水ラインとしての透過水ラインL21と、第1循環水ラインとしてのRO透過水リターンラインL41と、RO濃縮水リターンラインL51と、脱イオン水ラインとしての脱塩水ラインL3と、第2循環水ラインとしての脱塩水リターンラインL42と、EDI濃縮水ラインL52と、を備える。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
また、純水製造装置1は、図2A〜図2Cに示すように、図1に示す構成に加えて、第1開閉弁V11〜第7開閉弁V17と、真空破壊弁V41と、減圧弁V42と、供給水補給弁V31と、第1排水弁V32〜第3排水弁V34と、第1定流量弁V51〜第5定流量弁V55と、第1逆止弁V61〜第5逆止弁V65と、第1圧力計P1〜第6圧力計P6と、第1圧力センサPS1〜第4圧力センサPS4と、圧力スイッチPSWと、第1温度センサTE1及び第2温度センサTE2と、第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2と、第1電気的特性検出手段としての第1電気伝導率センサEC1(第1電気伝導率測定手段)と、第2電気的特性検出手段としての第1比抵抗センサRS1(第1比抵抗検出手段)と、を備える。
図1、図2A〜図2Cでは、電気的な接続の経路を省略するが、制御部30は、供給水補給弁V31、第1流路切換弁V71、第2流路切換弁V72、第1排水弁V32〜第3排水弁V34、圧力スイッチPSW、第1温度センサTE1〜第3温度センサTE3、第1圧力センサPS1〜第4圧力センサPS4、第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2、第1電気伝導率センサEC1、第1比抵抗センサRS1及び第2比抵抗センサRS2、全有機炭素センサTOC、硬度センサS1、残留塩素センサS2等と電気的に接続される。
まず、純水製造装置1における全体構成図の前段部分について説明する。
図1及び図2Aに示すように、供給水ラインL1には、供給水W1が流通する。供給水ラインL1は、供給水W1を、RO膜モジュール7へ流通させるラインである。供給水ラインL1は、第1供給水ラインL11と、第2供給水ラインL12と、を有する。
第1供給水ラインL11には、原水W11(供給水W1)が流通する。第1供給水ラインL11は、原水W11の供給源(不図示)と軟水器2とをつなぐラインである。第1供給水ラインL11の上流側の端部は、原水W11の供給源(不図示)に接続されている。また、第1供給水ラインL11の下流側の端部は、軟水器2に接続されている。
第1供給水ラインL11には、図2Aに示すように、上流側から順に、接続部J1、第1開閉弁V11、及び軟水器2が設けられている。第1開閉弁V11は、第1供給水ラインL11の開閉を操作可能な手動弁である。
軟水器2は、原水W11中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水W12(供給水W1)を製造する機器である。軟水器2は、圧力タンク内に陽イオン交換樹脂床を収容したイオン交換塔を有する。
第2供給水ラインL12には、軟水W12(供給水W1)が流通する。第2供給水ラインL12は、軟水W12を、RO膜モジュール7へ流通させるラインである。第2供給水ラインL12は、軟水器2とRO膜モジュール7とをつなぐラインである。図2Aに示すように、第2供給水ラインL12の上流側の端部は、軟水器2に接続されている。また、図2Bに示すように、第2供給水ラインL12の下流側の端部は、RO膜モジュール7の一次側入口ポート(供給水W1の入口)に接続されている。
第2供給水ラインL12には、上流側から順に、図2Aに示すように、第2開閉弁V12、接続部J2、第3開閉弁V13、活性炭濾過器3、第4開閉弁V14、接続部J3、プレフィルタ4、接続部J4、及び接続部J5が設けられている。また、接続部J5以降には、図2Bに示すように、第5開閉弁V15、接続部J6、減圧弁V42、供給水補給弁V31、接続部J59、接続部J51、接続部J7、接続部J8、加圧ポンプ5、接続部J9、及びRO膜モジュール7が設けられている。第2開閉弁V12〜第5開閉弁V15は、第2供給水ラインL12の開閉を操作可能な手動弁である。供給水補給弁V31は、第2供給水ラインL12の開閉を制御可能な自動弁である。供給水補給弁V31は、制御部30と電気的に接続されている。供給水補給弁V31の開閉は、制御部30から送信される流路開閉信号により制御される。
活性炭濾過器3は、軟水W12(供給水W1)に含まれる塩素成分(主として遊離残留塩素)を除去する機器である。活性炭濾過器3は、圧力タンク内に活性炭からなる濾材床を収容した濾過塔を有する。活性炭濾過器3は、軟水W12に含まれる塩素成分を分解除去する他、有機成分を吸着除去したり、懸濁物質を捕捉したりして軟水W12(供給水W1)を浄化する。
プレフィルタ4は、活性炭濾過器3により浄化された軟水W12(供給水W1)に含まれる微粒子を除去するフィルタである。プレフィルタ4は、ハウジング内にフィルタエレメントが収容されて構成される。フィルタエレメントとしては、例えば、濾過精度が1〜50μmの不織布フィルタエレメント又は糸巻きフィルタエレメント等が用いられる。
硬度センサS1は、供給水ラインL1を流通する供給水W1の全硬度(すなわち、硬度リーク量)を測定する機器である。残留塩素センサS2は、供給水ラインL1を流通する供給水W1の遊離残留塩素濃度(すなわち、塩素リーク量)を測定する機器である。硬度センサS1及び残留塩素センサS2は、図2Aに示すように、測定ラインL110を介して、接続部J5において供給水ラインL1に接続されている。接続部J5は、供給水ラインL1におけるプレフィルタ4と第5開閉弁V15との間に配置されている。硬度センサS1及び残留塩素センサS2は、制御部30と電気的に接続されている。硬度センサS1で測定された硬度リーク量、及び残留塩素センサS2で測定された塩素リーク量は、それぞれ制御部30へ検出信号として送信される。
次に、純水製造装置1における全体構成図の中段部分について説明する。
図2Bに示すように、接続部J6には、真空破壊弁V41が接続されている。真空破壊弁V41は、常閉式の圧力作動弁であり、供給水ラインL1の管内圧力が大気圧力よりも低くなった場合に弁体が開いて大気を吸入する。真空破壊弁V41を設けることにより、原水W11(供給水W1)が断水となって供給水ラインL1が負圧になったとしても、RO膜モジュール7の膜の破損等の不具合を防止することができる。
減圧弁V42は、軟水器2、活性炭濾過器3及びプレフィルタ4を通過した軟水W12の圧力を、RO膜モジュール7から流出する濃縮水W3の圧力よりも低い圧力に調整する機器である。減圧弁V42は、軟水W12の圧力よりも濃縮水W3の圧力が大きく(軟水W12の圧力<濃縮水W3の圧力)なるように、軟水W12の圧力を調整する。これにより、濃縮水W3の一部が軟水W12に循環され、軟水W12に濃縮水W3が混合された供給水は、RO膜モジュール7に供給される。即ち、RO膜モジュール7においては、加圧ポンプ5により供給水を循環させながら、透過水を生産するクロスフロー方式の分離操作が行われる。
接続部J59には、後述する脱塩水リターンラインL42の下流側の端部が接続されている。接続部J51には、後述するRO透過水リターンラインL41の下流側の端部及びRO濃縮水リターンラインL51の下流側の端部が接続されている。
加圧ポンプ5は、供給水ラインL1を流通する供給水W1を吸入し、RO膜モジュール7へ向けて圧送(吐出)する装置である。加圧ポンプ5には、インバータ6から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ5は、供給された駆動電力の周波数(以下、「駆動周波数」ともいう)に応じた回転速度で駆動される。
インバータ6は、加圧ポンプ5に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路(又はその回路を持つ装置)である。インバータ6は、制御部30と電気的に接続されている。インバータ6には、制御部30から指令信号が入力される。インバータ6は、制御部30により入力された指令信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ5に出力する。
RO膜モジュール7は、加圧ポンプ5により圧送された供給水W1を、溶存塩類が除去された第1透過水としての透過水W2と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W3と、に分離する。RO膜モジュール7は、単一又は複数のスパイラル型RO膜エレメントを圧力容器(ベッセル)に収容して構成される。当該RO膜エレメントに使用されるRO膜としては、架橋芳香族ポリアミド系複合膜などが例示される。架橋芳香族ポリアミド系複合膜からなるRO膜エレメントとしては、東レ社製:型式名「TMG20−400」、ウンジン・ケミカル社製:型式名「RE8040−BLF」、日東電工社製:型式名「ESPA1」等が市販されており、これらのエレメントを好適に用いることができる。
RO濃縮水リターンラインL51は、RO膜モジュール7で分離された濃縮水W3の一部W31を供給水ラインL1へ返送するラインである。RO濃縮水リターンラインL51の上流側の端部は、RO膜モジュール7の一次側出口ポート(濃縮水W3の出口)に接続されている。RO濃縮水リターンラインL51の下流側の端部は、接続部J51において供給水ラインL1に接続されている。RO濃縮水リターンラインL51には、第1逆止弁V61及び第1定流量弁V51が設けられている。
RO濃縮水排出ラインL61は、RO膜モジュール7で分離された濃縮水W3の残部W32を、RO濃縮水リターンラインL51の途中から装置の外へ排出するラインである。RO濃縮水排出ラインL61の上流側の端部は、接続部J53に接続されている。接続部J53は、RO濃縮水リターンラインL51におけるRO膜モジュール7と接続部J52との間に配置されている。第1濃縮水排水ラインL611、第2濃縮水排水ラインL612及び第3濃縮水排水ラインL613の上流側の端部は、接続部J55及びJ56において、RO濃縮水排出ラインL61に接続されている。
第1濃縮水排水ラインL611〜第3濃縮水排水ラインL613には、それぞれ、第1排水弁V32〜第3排水弁V34、及び第2定流量弁V52〜第4定流量弁V54が設けられている。第2定流量弁V52〜第4定流量弁V54は、それぞれ異なる流量値に設定されている。第1排水弁V32〜第3排水弁V34により、第1濃縮水排水ラインL611〜第3濃縮水排水ラインL613を個別に開閉することができる。第1排水弁V32〜第3排水弁V34の開放数を適宜に選択することにより、装置外へ排出する濃縮水W3の排水流量を調節することができる。この調節により、透過水W2の回収率を予め設定された値に保つことができる。なお、透過水W2の回収率とは、RO膜モジュール7に供給される軟水W12(濃縮水W3の一部W31が混合される前の供給水W1)の流量に対する透過水W2の割合(%)をいう。
第1排水弁V32〜第3排水弁V34は、それぞれ制御部30と電気的に接続されている。第1排水弁V32〜第3排水弁V34の開閉は、制御部30から送信される駆動信号により制御される。
第1濃縮水排水ラインL611、第2濃縮水排水ラインL612及び第3濃縮水排水ラインL613の下流側の端部は、接続部J57及びJ58において、合流排水ラインL62の上流側の端部に接続されている。合流排水ラインL62の下流側の端部は、例えば、排水ピット(不図示)に接続又は開口している。合流排水ラインL62の途中には、第2逆止弁V62が設けられている。
透過水ラインL21は、RO膜モジュール7で分離された透過水W2をEDIスタック16に流通させるラインである。透過水ラインL21は、図2B及び図2Cに示すように、前段側透過水ラインL211と、中段側透過水ラインL212と、脱塩室流入ラインL213と、濃縮室流入ラインL214と、を有する。
前段側透過水ラインL211の上流側の端部は、図2Bに示すように、RO膜モジュール7の二次側ポート(透過水W2の出口)に接続されている。前段側透過水ラインL211の下流側の端部は、図2Cに示すように、第1流路切換弁V71を介して、中段側透過水ラインL212及びRO透過水リターンラインL41に接続されている。
前段側透過水ラインL211には、上流側から順に、図2Bに示すように、第3逆止弁V63、接続部J10、接続部J11、及び第6開閉弁V16が設けられている。また、第6開閉弁V16以降には、図2Cに示すように、脱炭酸装置15、接続部J31、接続部J32、及び第1流路切換弁V71が設けられている。第6開閉弁V16は、前段側透過水ラインL211の開閉を操作可能な手動弁である。
次に、純水製造装置1における全体構成図の後段部分について説明する。
図2Cにおいて、脱炭酸装置15は、透過水W2に含まれる遊離炭酸(溶存炭酸ガス)を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、脱気水(脱気透過水)を得る設備である。RO膜モジュール7の下流側に脱炭酸装置15を設けることにより、RO膜を透過しやすい遊離炭酸を透過水W2から除去することができる。従って、より純度の高い透過水W2を得ることができる。本実施形態の脱炭酸装置15では、中空糸膜からなる外部灌流式の気体分離膜モジュールを用い、中空糸膜の内側を真空ポンプ(不図示)で吸引しながら、空気等の掃引ガスを導入し、膜壁を介して遊離炭酸を掃引ガス中に移行させつつ排気する。このような用途に適した気体分離膜モジュールとしては、例えば、セルガード社製:製品名「Liqui−Cel G−521R」等が挙げられる。気体分離膜モジュールに接続される真空ポンプは、制御部30と電気的に接続されている。
第1流路切換弁V71は、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を、中段側透過水ラインL212を介してEDIスタック16へ向けて流通させる流路(採水側流路)、又は、RO透過水リターンラインL41を介してRO膜モジュール7の上流側の供給水ラインL1へ向けて流通させる流路(循環側流路)に切り換え可能な自動弁である。第1流路切換弁V71は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第1流路切換弁V71は、制御部30と電気的に接続されている。第1流路切換弁V71における流路の切り換えは、制御部30から送信される流路切換信号により制御される。
RO透過水リターンラインL41は、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を、RO膜モジュール7よりも上流側の供給水ラインL1へ返送するラインである。RO透過水リターンラインL41の上流側の端部は、第1流路切換弁V71に接続されている。RO透過水リターンラインL41の下流側の端部は、接続部J52において、RO濃縮水リターンラインL51に接続されている。接続部J52は、RO濃縮水リターンラインL51における接続部J53と接続部J51との間に配置されている。RO透過水リターンラインL41における接続部J52から接続部J51までの部分は、RO濃縮水リターンラインL51における接続部J52から接続部J51までの部分と共通する。RO透過水リターンラインL41の上流側には、第4逆止弁V64が設けられている。
中段側透過水ラインL212の上流側の端部は、第1流路切換弁V71に接続されている。中段側透過水ラインL212の下流側の端部は、分岐部J71において、脱塩室流入ラインL213の上流側の端部及び濃縮室流入ラインL214の上流側の端部に接続されている。
脱塩室流入ラインL213の下流側の端部は、EDIスタック16の一次側ポート(脱塩室161の入口側)に接続されている。脱塩室流入ラインL213には、接続部J33が配置されている。濃縮室流入ラインL214の下流側の端部は、EDIスタック16の一次側ポート(濃縮室162の各入口側)に接続されている。濃縮室流入ラインL214には、上流側から順に、第5定流量弁V55、及び接続部J34が設けられている。
EDIスタック16は、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を脱塩処理(脱イオン処理)して、脱塩水W6(脱イオン水)と濃縮水W7とを得る水処理機器である。EDIスタック16は、直流電源装置50(図1参照)と電気的に接続されている。EDIスタック16には、直流電源装置50から直流電圧が印加される。EDIスタック16は、直流電源装置50から印加された直流電圧により通電され、動作する。
直流電源装置50は、直流電圧をEDIスタック16の一対の電極間に印加する。直流電源装置50は、制御部30と電気的に接続されている。直流電源装置50は、制御部30により入力された指令信号に応答して、直流電圧をEDIスタック16に出力する。
EDIスタック16は、一対の電極間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜(不図示)が交互に配置される。EDIスタック16の内部は、これらイオン交換膜により、脱塩室161及び濃縮室162(陽極室及び陰極室を含む)に区画される。脱塩室161には、イオン交換体(不図示)が充填される。脱塩室161に充填されるイオン交換体としては、例えば、イオン交換樹脂又はイオン交換繊維等が用いられる。なお、図2Cでは、EDIスタック16の内部に区画された複数の脱塩室161及び濃縮室162を模式的に示す。
脱塩室161の入口側には、透過水W2を流入させる脱塩室流入ラインL213が接続されている。脱塩室161の出口側には、脱塩室161においてイオンが除去されて排出された脱塩水W6を流通させる脱塩水ラインL3が接続されている。濃縮室162の入口側には、透過水W2を流入させる濃縮室流入ラインL214が接続されている。濃縮室162の出口側には、イオンが濃縮されて排出された濃縮水W7を流通させるEDI濃縮水ラインL52が接続されている。
脱塩室161及び濃縮室162それぞれには、透過水ラインL21を流通する透過水W2が流入される。透過水W2に含まれる残留イオンは、脱塩室161内に充填されたイオン交換体(不図示)により捕捉され、脱塩水W6となる。脱塩水W6は、脱塩水ラインL3(後述)を介して需要箇所へ送出される。また、脱塩室161内のイオン交換体に捕捉された残留イオンは、印加された直流電圧の電気エネルギーにより濃縮室162に移動する。そして、残留イオンを含む水は、濃縮水W7として、濃縮室162からEDI濃縮水ラインL52(後述)を介して脱炭酸装置15に向けて送出される。脱炭酸装置15に送出された濃縮水W7は、真空ポンプの封水として利用され、その後、封水排出ラインL71(後述)を介して装置の外に排出される。
脱塩水ラインL3は、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を純水として需要箇所に向けて送出するラインである。脱塩水ラインL3は、上流側脱塩水ラインL31と、下流側脱塩水ラインL32と、を有する。
上流側脱塩水ラインL31の上流側の端部は、EDIスタック16の二次側ポート(脱塩室161の出口側)に接続されている。上流側脱塩水ラインL31の下流側の端部は、第2流路切換弁V72を介して、下流側脱塩水ラインL32及び脱塩水リターンラインL42(後述)に接続されている。上流側脱塩水ラインL31には、上流側から順に、接続部J36、接続部J37、接続部J38、第7開閉弁V17、及び第2流路切換弁V72が設けられている。第7開閉弁V17は、上流側脱塩水ラインL31の開閉を操作可能な手動弁である。
第2流路切換弁V72は、EDIスタック16の脱塩室161で得られた脱塩水W6を、下流側脱塩水ラインL32を介して需要箇所に向けて送出させる流路(採水側流路)、又は、脱塩水リターンラインL42を介してRO膜モジュール7の上流側の供給水ラインL1に向けて流通させる流路(循環側流路)に切り換え可能な自動弁である。第2流路切換弁V72は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第2流路切換弁V72は、制御部30と電気的に接続されている。第2流路切換弁V72における流路の切り換えは、制御部30から送信される流路切換信号により制御される。
第2流路切換弁V72は、制御部30により採水側流路に切り換えられることにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を脱塩水ラインL3から需要箇所に供給するように送り出す処理を実行可能な送出手段として機能する。
下流側脱塩水ラインL32の上流側の端部は、第2流路切換弁V72に接続されている。下流側脱塩水ラインL32の下流側の端部は、需要箇所の装置等(不図示)に接続されている。
脱塩水リターンラインL42は、EDIスタック16の脱塩室161で得られた脱塩水W6を、脱塩水ラインL3の途中から、RO膜モジュール7の上流側(供給水ラインL1)へ返送するラインである。本実施形態においては、脱塩水リターンラインL42の上流側の端部は、第2流路切換弁V72に接続されている。脱塩水リターンラインL42の下流側の端部は、接続部J59に接続されている。脱塩水リターンラインL42の上流側には、第5逆止弁V65が設けられている。
EDI濃縮水ラインL52は、EDIスタック16の濃縮室162から排出された濃縮水W7を、脱炭酸装置15に送出するラインである。EDI濃縮水ラインL52の上流側の端部は、EDIスタック16の二次側ポート(濃縮室162の出口側)に接続されている。EDI濃縮水ラインL52の下流側の端部は、脱炭酸装置15に接続されている。
封水排出ラインL71は、脱炭酸装置15から排出される封水排水W8を、装置の外に排出するラインである。封水排出ラインL71の上流側の端部は、脱炭酸装置15に接続されている。封水排出ラインL71の下流側は、例えば、排水ピット(不図示)に接続又は開口している。
第1圧力計P1〜第6圧力計P6は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図2Aに示すように、第1圧力計P1〜第4圧力計P4は、接続部J1〜J4において、それぞれ、供給水ラインL1に接続されている。図2Cに示すように、第5圧力計P5は、接続部J35において、EDI濃縮水ラインL52に接続されている。第6圧力計P6は、接続部J36において、脱塩水ラインL3に接続されている。
第1圧力センサPS1〜第4圧力センサPS4は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図2B及び図2Cに示すように、第1圧力センサPS1は、接続部J9において、供給水ラインL1に接続されている。接続部J9は、供給水ラインL1における加圧ポンプ5とRO膜モジュール7との間に配置されている。第2圧力センサPS2は、接続部J11において、透過水ラインL21に接続されている。接続部J11は、透過水ラインL21におけるRO膜モジュール7と脱炭酸装置15との間に配置されている。第3圧力センサPS3は、接続部J33において、脱塩室流入ラインL213に接続されている。接続部J33は、脱塩室流入ラインL213の途中に配置されている。第4圧力センサPS4は、接続部J34において、濃縮室流入ラインL214に接続されている。接続部J34は、濃縮室流入ラインL214における第5定流量弁V55とEDIスタック16との間に配置されている。
第1圧力センサPS1〜第4圧力センサPS4は、制御部30と電気的に接続されている。第1圧力センサPS1〜第4圧力センサPS4で測定された供給水W1又は透過水W2の圧力は、制御部30へ検出信号として送信される。
圧力スイッチPSWは、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力が第1設定圧力値以下又は第2設定圧力値以上であることを検出する機器である。図2Bに示すように、圧力スイッチPSWは、接続部J7において、供給水ラインL1に接続されている。接続部J7は、供給水ラインL1における接続部J51と加圧ポンプ5との間に配置されている。圧力スイッチPSWで検出された供給水W1の圧力の検出信号は、制御部30へ送信される。
第1温度センサTE1〜第3温度センサTE3は、接続された各ラインを流通する水の温度を測定し、検出水温値として出力する機器である。第1温度センサTE1は、接続部J8において、供給水ラインL1に接続されている。接続部J8は、供給水ラインL1における接続部J51と加圧ポンプ5との間に配置されている。第2温度センサTE2は、接続部J31において、透過水ラインL21に接続されている。接続部J31は、透過水ラインL21における脱炭酸装置15と第1流路切換弁V71との間に配置されている。第3温度センサTE3は、接続部J43において、脱塩水ラインL3に接続されている。接続部J43は、脱塩水ラインL3における第2流路切換弁V72よりも下流側の下流側脱塩水ラインL32に配置されている。
第1温度センサTE1〜第3温度センサTE3は、制御部30と電気的に接続されている。第1温度センサTE1〜第3温度センサTE3で測定された供給水W1、透過水W2又は脱塩水W6の温度(検出水温値)は、制御部30へ検出信号として送信される。
第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2は、接続された各ラインを流通する水(透過水W2又は脱塩水W6)の流量を測定する機器である。第1流量センサFM1は、接続部J10において、透過水ラインL21に接続されている。接続部J10は、透過水ラインL21におけるRO膜モジュール7と脱炭酸装置15との間に配置されている。第2流量センサFM2は、接続部J38において、脱塩水ラインL3に接続されている。接続部J38は、脱塩水ラインL3におけるEDIスタック16と第2流路切換弁V72との間に配置されている。
第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2は、制御部30と電気的に接続されている。第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2で測定された透過水W2又は脱塩水W6の流量(検出流量値)は、制御部30へ検出信号として送信される。
第1電気伝導率センサEC1は、透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率(電気的特性値)を測定する機器である。第1電気伝導率センサEC1は、接続部J32において、透過水ラインL21に接続されている。接続部J32は、透過水ラインL21における脱炭酸装置15と第1流路切換弁V71との間に配置されている。
第1比抵抗センサRS1及び第2比抵抗センサRS2は、脱塩水ラインL8を流通する脱塩水W6の比抵抗(電気的特性値)を測定する機器である。第1比抵抗センサRS1は、接続部J37において、脱塩水ラインL3に接続されている。接続部J37は、脱塩水ラインL3におけるEDIスタック16と第2流路切換弁V72との間に配置されている。第2比抵抗センサRS2は、接続部J41において、脱塩水ラインL3に接続されている。接続部J41は、脱塩水ラインL3における第2流路切換弁V72よりも下流側の下流側脱塩水ラインL32に配置されている。なお、第1比抵抗センサRS1及び第2比抵抗センサRS2は、測定された比抵抗値の温度補償のため、温度センサを内蔵している。そのため、第1比抵抗センサRS1及び第2比抵抗センサRS2は、脱塩水W6の水温を測定することができる。
第1電気伝導率センサEC1、第1比抵抗センサRS1及び第2比抵抗センサRS2は、制御部30と電気的に接続されている。第1電気伝導率センサEC1で測定された透過水W2の電気伝導率、第1比抵抗センサRS1で測定された脱塩水W6の比抵抗(及び温度)、及び第2比抵抗センサRS2で測定された脱塩水W6の比抵抗(及び温度)は、それぞれ、制御部30へ検出信号として送信される。
全有機炭素センサTOCは、脱塩水ラインL8を流通する脱塩水W6の有機体炭素量を検出する機器である。有機体炭素とは、水中に存在する有機物中の炭素である。全有機炭素センサTOCは、接続部J42において、脱塩水ラインL3に接続されている。接続部J42は、脱塩水ラインL3における第2流路切換弁V72よりも下流側の下流側脱塩水ラインL32に配置されている。
全有機炭素センサTOCは、制御部30と電気的に接続されている。全有機炭素センサTOCで検出された脱塩水W6の全有機炭素量は、制御部30へ検出信号として送信される。
入力操作部40は、装置の運転モードに係る選択(例えば、運転/停止の選択、警報の解除など)、装置の運転条件に係る各種設定について、ユーザー又は管理者の入力操作を受け付ける入力インターフェースである。この入力操作部40は、ディスプレイとボタンスイッチを組み合わせた操作パネル、ディスプレイ上で直接操作するタッチパネル等により構成される。入力操作部40は、制御部30と電気的に接続されている。入力操作部40から入力された情報は、制御部30に送信される。本実施形態においては、入力操作部40は、タッチパネルにより構成される。入力操作部40は、第1個別制御部301(後述)及び第2個別制御部302(後述)の制御に関する設定情報を受け付け可能である。
表示部60は、所望の情報を表示する。表示部60は、制御部30と電気的に接続されている。
次に、制御部30について説明する。制御部30は、CPU及びメモリを含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部30において、マイクロプロセッサのCPUは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、後述する各種の制御を実行する。制御部30において、マイクロプロセッサのメモリには、純水製造装置1を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。また、制御部30のマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット(以下、「ITU」ともいう)が組み込まれている。
次に、図3を参照して、第1実施形態の純水製造装置1における特徴部分に係る構成について詳細に説明する。図3は、第1実施形態に係る純水製造装置1の制御ユニット400及び各構成機器の構成を示すブロック図である。
第1実施形態に係る純水製造装置1は、図3に示すように、供給水W1から純水を製造するための複数の構成機器101,102を備える。具体的には、純水製造装置1は、複数の構成機器101,102として、第1構成機器101と、第2構成機器102と、を備える。また、制御部30は、統括制御部300(後述)と、第1個別制御部301(後述)と、第2個別制御部302(後述)と、を備える。
第1構成機器101及び第2構成機器102は、前述した各構成要素を含んで構成されている。第1構成機器101は、図3に示すように、RO膜モジュール7と、加圧ポンプ5と、インバータ6と、供給水補給弁V31と、第1流路切換弁V71と、第1排水弁V32〜第3排水弁V34と、圧力スイッチPSWと、第1温度センサTE1と、第1圧力センサPS1と、第1流量センサFM1と、第2圧力センサPS2と、第2温度センサTE2と、第1電気伝導率センサEC1と、を含んで構成される。RO膜モジュール7、加圧ポンプ5、インバータ6、供給水補給弁V31、第1流路切換弁V71、第1排水弁V32〜第3排水弁V34、圧力スイッチPSW、第1温度センサTE1、第1圧力センサPS1、第1流量センサFM1、第2圧力センサPS2、第2温度センサTE2及び第1電気伝導率センサEC1は、前述の通り、それぞれ、純水製造装置1の各位置に配置され、各種機能を有する。
第2構成機器102は、図3に示すように、EDIスタック16と、直流電源装置50と、第2流路切換弁V72と、第3圧力センサPS3と、第4圧力センサPS4と、第1比抵抗センサRS1と、第2流量センサFM2と、を含んで構成される。EDIスタック16、直流電源装置と、第2流路切換弁V72、第3圧力センサPS3、第4圧力センサPS4、第1比抵抗センサRS1及び第2流量センサFM2は、前述の通り、それぞれ、純水製造装置1の各位置に配置され、各種機能を有する。
また、純水製造装置1は、第1構成機器101に対応する第1個別回路基板411(第1回路基板)と、第2構成機器102に対応する第2個別回路基板412(第2回路基板)と、統括回路基板410と、を備える。第1個別回路基板411は、統括回路基板410に電気的に接続されると共に、第1構成機器101に電気的に接続される。第2個別回路基板412は、中継部310を介して統括回路基板410に電気的に接続されると共に、第2構成機器102に電気的に接続される。本実施形態においては、第1個別回路基板411、第2個別回路基板412及び統括回路基板410は、ユニット化されており、制御ユニット400を構成する。
第1個別回路基板411には、第1個別制御部301が搭載される。第1個別制御部301は、第1構成機器101を個別に制御する。具体的には、第1個別制御部301は、インバータ6、供給水補給弁V31、第1流路切換弁V71及び第1排水弁V32〜第3排水弁V34を制御する。第1個別制御部301には、圧力スイッチPSW、第1温度センサTE1、第1圧力センサPS1、第1流量センサFM1、第2圧力センサPS2、第2温度センサTE2及び第1電気伝導率センサEC1により検出された検出信号が入力される。第1個別制御部301に入力されたこれらのセンサの検出信号は、第1個別制御部301から統括制御部300に送信される。
第2個別回路基板412には、第2個別制御部302が搭載される。第2個別制御部302は、第2構成機器102を個別に制御する。具体的には、第2個別制御部302は、直流電源装置50及び第2流路切換弁V72を制御する。第2個別制御部302には、第3圧力センサPS3、第4圧力センサPS4、第1比抵抗センサRS1及び第2流量センサFM2により検出された検出信号が入力される。第2個別制御部302に入力されたこれらのセンサの検出信号は、第2個別制御部302から中継部310を介して統括制御部300に送信される。
統括回路基板410には、統括制御部300が搭載される。統括回路基板410には、第1個別回路基板411と、第2個別回路基板412と、入力操作部40と、脱炭酸装置15とが、電気的に接続されている。
統括制御部300は、第1個別制御部301、第2個別制御部302及び脱炭酸装置15を制御可能である。統括制御部300には、入力操作部40(タッチパネル)により受け付けられた、第1個別制御部301、第2個別制御部302及び脱炭酸装置15の制御に関する設定情報が送信される。
統括制御部300は、第1工程及び第2工程を実行するように、第1個別制御部301及び第2個別制御部302を制御する。統括制御部300により実行される第1工程とは、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を、RO透過水リターンラインL41(第1循環水ライン)を介してRO膜モジュール7の上流側へ返送する工程である。具体的には、第1工程においては、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えて、加圧ポンプ5を駆動することにより、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を、接続部J51を介して供給水ラインL1におけるRO膜モジュール7の上流側へ返送する。詳細には、第1工程においては、統括制御部300は、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えるように、第1個別制御部301を制御する。そして、統括制御部300は、第1個別制御部301を制御して、加圧ポンプ5を駆動するようにインバータ6を制御する。
統括制御部300により実行される第2工程とは、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、脱塩水リターンラインL42(第2循環水ライン)を介してRO膜モジュール7の上流側へ返送する工程である。具体的には、第2工程においては、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えると共に、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えて、加圧ポンプ5を駆動することにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、接続部J59を介して供給水ラインL1におけるRO膜モジュール7の上流側へ返送する。詳細には、第2工程においては、統括制御部300は、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えるように第1個別制御部301を制御すると共に、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えるように第2個別制御部302を制御する。そして、統括制御部300は、第1個別制御部301を制御して、加圧ポンプ5を駆動するようにインバータ6を制御する。
統括制御部300は、装置の起動時において、第1工程及び第2工程の実行後に、需要箇所への脱塩水W6の供給(採水)を開始するように第2流路切換弁V72を採水側流路に切り換えるように、第2個別制御部302を制御する。具体的には、統括制御部300は、第1工程の実行中において、透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率(電気的特性値)が所定の第1伝導率閾値(第1EC閾値)を下回る場合(第1範囲内にある場合)に、第2工程を実行するように、第1個別制御部301及び第2個別制御部302を制御する。また、統括制御部300は、第2工程の実行中において、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗(電気的特性値)が所定の第1比抵抗閾値を上回る場合(第2範囲内にある場合)に需要箇所への脱塩水W6の供給を開始するように、第2流路切換弁V72を採水側流路に切り換えるように、第2個別制御部302を制御する。
所定の第1伝導率閾値としては、例えば、劣化や閉塞のないRO膜モジュールを用いて標準的な水質の原水を所定の運転条件(運転圧力,回収率,水温等)で逆浸透膜処理したときに得られる透過水の電気伝導率値が設定される。また、所定の第1比抵抗閾値としては、例えば、劣化及び閉塞のない電気脱イオンスタックを用いて標準的な水質の透過水を所定の運転条件(電流値,流量,水温等)で脱塩処理したときに得られる脱塩水の比抵抗値が、設定される。
また、統括制御部300は、第2工程の後において、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の流量が所定の流量閾値を上回る場合には、EDIスタック16の動作を開始するように、第2個別制御部302を制御する。EDIスタック16から流出される脱塩水W6の流量の所定の設定値を、EDIスタック16の動作を開始するための条件とした理由は、脱塩水W6の所定値以上の流通流量がない場合には、イオン交換膜及び電極の表面において、スケール発生等のリスクが高まるためである。流量の所定の設定値としては、例えば、脱塩室161が正常に機能して、スケール発生等のリスクが生じない下限の流量値が設定される。
また、統括制御部300は、待機状態中に需要箇所から純水の送水要求がある場合には、第1工程を実行する。統括制御部300は、採水中に需要箇所から純水の送水要求がある場合には、純水製造装置1が採水を継続するように制御し、採水中に需要箇所から純水の送水要求がない場合には、純水製造装置1が待機状態に移行するように制御する。更に、統括制御部300は、採水中に純水製造装置1の運転スイッチがOFF(停止)である場合には、純水製造装置1の運転を停止させる。
次に、本実施形態に係る純水製造装置1の動作について説明する。図4及び図5は、第1実施形態における純水製造装置1の動作の処理手順を示すフローチャートである。純水製造装置1は、運転スイッチがON(運転)にされることで、動作が開始される。図4及び図5に示すフローチャートの処理は、純水製造装置1の運転中において、繰り返し実行される。
図3に示すステップST110において、純水製造装置1は、電源が投入されて、運転スイッチがONにされることで、待機状態となる。
ステップST120において、統括制御部300は、待機状態中に需要箇所から純水の送水要求があるか否かを判定する。待機状態中に需要箇所から純水の送水要求があると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST131へ移行する。待機状態中に需要箇所から純水の送水要求がないと判定された場合(NO)には、処理は、ステップST120を繰り返す。
待機状態中に需要箇所からの送水要求を受けると、ステップST131において、統括制御部300は、装置を起動させて第1工程の実行を開始するように、第1個別制御部301を制御する。具体的には、統括制御部300は、透過水W2をRO膜モジュール7の上流側に返送するため、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えるように、第1個別制御部301を制御する。この状態で、統括制御部300は、第1個別制御部301を制御して、加圧ポンプ5を駆動するようにインバータ6を制御する。これにより、RO膜モジュール7で分離された透過水W2を、RO透過水リターンラインL41を介して、供給水ラインL1に返送する。
ステップST132において、統括制御部300は、第1工程の実行中に、透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率(EC値)が所定の第1伝導率閾値(第1EC閾値;例えば、1μS/cm)を下回るか否かを判定する。第1工程の実行中に透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率が所定の第1伝導率閾値を下回ると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST133に進む。第1工程の実行中に透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率が所定の第1伝導率閾値を上回ると判定された場合(NO)には、処理は、ステップST132に戻り、第1工程を継続する。
ステップST133において、統括制御部300は、第2工程の実行を開始するように、第1個別制御部301及び第2個別制御部302を制御する。具体的には、統括制御部300は、透過水W2をEDIスタック16へ供給するため、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えるように、第1個別制御部301を制御する。同時に、統括制御部300は、脱塩水W6をRO膜モジュール7の上流側に返送するため、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えるように、第2個別制御部302を制御する。この状態で、統括制御部300は、第1個別制御部301を制御して、加圧ポンプ5を駆動するようにインバータ6を制御する。これにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、脱塩水リターンラインL42を介して、供給水ラインL1に返送する。ステップST133の後に、処理は、ステップST210に進む。
図5に示すステップST210において、統括制御部300は、第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の流量が所定の流量閾値を上回るか否かを判定する。第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の流量が所定の流量閾値を上回ると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST220へ移行する。第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の流量が所定の流量閾値を上回らないと判定された場合(NO)には、処理は、ステップST210へ戻る。
ステップST220において、統括制御部300は、第2工程の実行中に、直流電源装置50に対し、EDIスタック16へ直流電圧を出力させる指令信号を送信するように、第2個別制御部302を制御する。これにより、EDIスタック16へ通電がなされ、EDIスタック16の動作が開始される。
ステップST230において、統括制御部300は、第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第1比抵抗閾値(例えば、1MΩ・cm)を上回るか否かを判定する。第2工程の実行中に脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の比抵抗閾値を上回る場合(YES)には、処理は、ステップST240に進む。第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第1比抵抗閾値を下回る場合(NO)には、処理は、ステップST230に戻る。
ステップST240において、統括制御部300は、第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第1比抵抗閾値を上回る時間が所定時間(例えば、5秒)継続したか否かを判定する。第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第1比抵抗閾値を上回る時間が所定時間継続した場合(YES)には、処理は、ステップST250に進む。第2工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第1比抵抗閾値を上回る時間が所定時間継続しない場合(NO)には、処理は、ステップST240に戻る。
ステップST250において、統括制御部300は、純水の採水を開始して、需要箇所等へ脱塩水W6を供給するように、第2個別制御部302を制御する。具体的には、統括制御部300は、脱塩水W6を需要箇所へ供給するように第2流路切換弁V72を採水側流路に切り換えるように、第2個別制御部302を制御する。これにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、脱塩水ラインL3を介して、需要箇所へ供給するように送り出す。これにより、需要箇所へ向けて純水の採水が実行される。
ステップST260において、統括制御部300は、採水中に需要箇所から純水の送水要求があるか否かを判定する。採水中に需要箇所から純水の送水要求があると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST270へ移行する。採水中に需要箇所から純水の送水要求がないと判定された場合(NO)には、処理は、ステップST110に移行して、純水製造装置1は、待機状態(即ち、採水を終了)となる。
ステップST270において、統括制御部300は、純水製造装置1の運転スイッチがOFF(停止)であるか否かを判定する。純水製造装置1の運転スイッチがOFF(停止)である場合(YES)には、純水製造装置1の運転が停止されて、処理は、終了する。純水製造装置1の運転スイッチがON(運転)である場合(NO)には、処理は、ステップST260へ戻り、純水の採水を継続する。
上述した第1実施形態に係る純水製造装置1によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態に係る純水製造装置1は、供給水から純水を製造するための複数の構成機器101,102と、複数の構成機器101,102それぞれに対応する個別回路基板411,412であって、複数の構成機器101,102それぞれを個別に制御する複数の個別制御部301,302が搭載された複数の個別回路基板411,412と、複数の個別回路基板411,412が電気的に接続される統括回路基板410であって、複数の個別制御部301,302を制御可能な統括制御部300が搭載された統括回路基板410と、を備える。具体的には、複数の構成機器101,102は、RO膜モジュール7を含んで構成される第1構成機器101と、EDIスタック16を含んで構成される第2構成機器102と、を有して構成される。複数の個別回路基板411,412は、第1構成機器101を制御する第1個別制御部301が搭載された第1個別回路基板411と、第2構成機器102を制御する第2個別制御部302が搭載された第2個別回路基板412と、を有して構成される。そのため、統括制御部300は、各構成機器(第1構成機器101及び第2構成機器102)の制御部を利用し且つ各種センサからの検出信号の情報を共有して、各構成機器の動作を制御することができる。これにより、開発に要するコストを低減することができる。更に、他の構成機器を追加することが容易であるため、拡張性を高めることができる。
また、本実施形態に係る純水製造装置1においては、各構成機器(第1構成機器101及び第2構成機器102)を利用しているため、例えば、メンテナンスを行う場合に、一部の構成機器を、複数の構成機器101,102を備えた純水製造装置1から切り離すことが可能である。これにより、純水製造装置1は、一部の構成機器を純水製造装置1から切り離した状態で、残りの構成機器により、純水を製造することも可能である。従って、メンテナンス性を高めることができる。
また、本実施形態においては、複数の個別制御部301,302の制御に関する設定情報を受け付け可能なタッチパネルにより構成される入力操作部40を備える。タッチパネル(入力操作部)40により受け付けられた複数の個別制御部301,302の制御に関する設定情報は、統括制御部300に送信される。そのため、ユーザーによる操作を、タッチパネル(入力操作部)40に集約することができる。これにより、ユーザーがタッチパネル(入力操作部)40を操作することで、純水製造装置1を一括して制御することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る純水製造装置1Aについて、図6及び図7A〜図7Cを参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体概略図である。図7Aは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の第1中段部分である。図7Bは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の第2中段部分である。図7Cは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の後段部分である。
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。また、第2実施形態においては、供給水ラインL1の上流側から供給水補給弁V31までの構成は、第1実施形態と同様である。そのため、第2実施形態においては、第1実施形態における供給水ラインL1の上流側から供給水補給弁V31までの構成についての主な図面(図2Aに対応する図面)及びその説明を省略する。
第2実施形態に係る純水製造装置1Aは、第1実施形態における純水製造装置1が1段のRO膜モジュール7を備えているのに対して、直列に並べられた2段のRO膜モジュール10,14を備えている点、2段のRO膜モジュール10,14の間に中間タンク11が設けられている点、及びこれらの周辺の構成において、第1実施形態における純水製造装置1と主に異なる。
なお、第2実施形態においては、第1実施形態における「RO膜モジュール7」を第2実施形態における1段目のRO膜モジュールとして「前段RO膜モジュール10」とし、更に、2段目のRO膜モジュールとして「後段RO膜モジュール14」を備える。そのため、第2実施形態では、第1実施形態における「透過水ラインL21」を「前段RO透過水ラインL22」とし、前段RO膜モジュール10で分離された透過水を「前段透過水W2」(第2透過水)とする。
また、第2実施形態では、第1実施形態における「RO透過水リターンラインL41」を「前段RO透過水リターンラインL43」とし、第1実施形態における「RO濃縮水リターンラインL51」を「前段RO濃縮水リターンラインL53」とする。また、第2実施形態では、第1実施形態における「加圧ポンプ5」を「前段加圧ポンプ8」とし、「インバータ6」を「前段インバータ9」とする。
図6に示すように、第2実施形態に係る純水製造装置1Aは、第1オプション機器OP1と、プレフィルタ4と、第2オプション機器OP2と、前段加圧ポンプ8と、前段インバータ9と、第2逆浸透膜モジュールとしての前段RO膜モジュール10と、中間タンク11と、後段加圧ポンプ12と、後段インバータ13と、第3逆浸透膜モジュールとしての後段RO膜モジュール14と、第3オプション機器OP3と、第1流路切換弁V71と、脱イオン部としての電気脱イオンスタック(EDIスタック)16と、送出手段としての第2流路切換弁V72と、第4オプション機器OP4と、制御部30Aと、入力操作部40と、直流電源装置50と、表示部60と、を備える。
また、図6に示すように、第2実施形態の純水製造装置1Aは、供給水ラインL1と、第2透過水ラインとしての前段RO透過水ラインL22と、第3循環水ラインとしての前段RO透過水リターンラインL43と、前段RO濃縮水リターンラインL53と、第3透過水ラインとしての後段RO透過水ラインL23と、第4循環水ラインとしての後段RO透過水リターンラインL44と、前段RO濃縮水リターンラインL54と、脱イオン水ラインとしての脱塩水ラインL3と、第5循環水ラインとしての脱塩水リターンラインL45と、を備える。
図6に示すように、第2実施形態における純水製造装置1Aは、第1実施形態におけるRO透過水リターンラインL41及び脱塩水リターンラインL42に代えて、前段RO透過水リターンラインL43(第3循環水ライン)、後段RO透過水リターンラインL44(第4循環水ライン)及び脱塩水リターンラインL45(第5循環水ライン)を備える。
また、図7A〜図7Cに示すように、第2実施形態の純水製造装置1Aは、第1実施形態における第2圧力センサPS2を備えておらず、一方、第5圧力センサPS5、第4温度センサTE4、第5温度センサTE5、第3流量センサFM3、及び第2電気伝導率センサEC2を更に備える。また、第1実施形態と同様に、第2実施形態の純水製造装置1Aは、第3電気的特性検出手段としての第1電気伝導率センサEC1(第2電気伝導率測定手段)と、第4電気的特性検出手段としての第1比抵抗センサRS1(第2比抵抗検出手段)と、を備える。
前段RO膜モジュール10は、前段加圧ポンプ8により圧送された供給水W1を、溶存塩類が除去された第2透過水としての前段透過水W2と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W3と、に分離する。
前段RO透過水ラインL22は、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を後段RO膜モジュール14に流通させるラインである。前段RO透過水ラインL22の上流側の端部は、図7Aに示すように、前段RO膜モジュール10の二次側ポート(前段透過水W2の出口)に接続されている。前段RO透過水ラインL22の下流側の端部は、図6Bに示すように、後段RO膜モジュール14の一次側入口ポート(前段透過水W2の入口)に接続されている。
前段RO透過水ラインL22には、上流側から順に、図7Aに示すように、接続部J54、前段透過水補給弁V35、第3逆止弁V63、接続部J10、接続部J12、接続部J13、及び第6開閉弁V16が設けられている。また、第6開閉弁V16以降には、図6Bに示すように、中間タンク11、第7開閉弁V17、接続部J61、接続部J21、後段加圧ポンプ12、接続部J22、及び後段RO膜モジュール14が設けられている。図7Aに示すように、接続部J54には、前段RO透過水リターンラインL43の上流側の端部が接続されている。また、図7Bに示すように、接続部J61には、後段RO濃縮水リターンラインL54の下流側の端部が接続されている。
前段透過水補給弁V35は、前段RO透過水ラインL22の開閉を制御可能な自動弁である。前段透過水補給弁V35は、制御部30Aと電気的に接続されている。前段透過水補給弁V35における弁体の開閉は、制御部30Aから送信される流路開閉信号により制御される。
図6に示すように、中間タンク11は、前段RO透過水ラインL22における前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に設けられている。中間タンク11は、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を貯留するタンクである。
中間タンク11には、図7Bに示すように、水位センサ111が設けられている。水位センサ111は、中間タンク11に貯留された前段透過水W2の水位を検出する機器である。水位センサ111は、制御部30Aと電気的に接続されている。水位センサ111で測定された中間タンク11の水位(以下、「検出水位値」ともいう)は、制御部30Aへ検出信号として送信される。
本実施形態において、水位センサ111は、例えば、レベルスイッチである。レベルスイッチは、予め設定された液面位置の検出器であり、例えば、複数の液面位置(例えば、4位置)を検出するように構成されている。図6Bでは、水位センサ111として、フロート式のレベルスイッチを設けた例を示す。なお、水位センサ111は、レベルスイッチには制限されず、例えば、連続式レベルセンサであってもよい。連続式レベルセンサとしては、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。
後段加圧ポンプ12は、前段RO透過水ラインL22を流通する前段透過水W2を吸入し、後段RO膜モジュール14へ向けて圧送する装置である。後段加圧ポンプ12には、後段インバータ13から周波数が変換された駆動電力が供給される。後段加圧ポンプ12は、供給された駆動電力の周波数(以下、「駆動周波数」ともいう)に応じた回転速度で駆動される。
後段インバータ13は、後段加圧ポンプ12に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路(又はその回路を持つ装置)である。後段インバータ13は、制御部30Aと電気的に接続されている。後段インバータ13には、制御部30Aから指令信号が入力される。後段インバータ13は、制御部30Aにより入力された指令信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する駆動周波数の駆動電力を後段加圧ポンプ12に出力する。
後段RO膜モジュール14は、前段RO膜モジュール10で分離されて後段加圧ポンプ12により圧送された前段透過水W2を、前段透過水W2よりも溶存塩類が除去された第3透過水としての後段透過水W4と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W5と、に分離する。後段RO膜モジュール14は、単一又は複数のスパイラル型RO膜エレメントを圧力容器(ベッセル)に収容して構成される。
前段RO透過水リターンラインL43は、図7Aに示すように、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を、前段RO膜モジュール10の上流側の供給水ラインL1へ返送するラインである。前段RO透過水リターンラインL43の上流側の端部は、接続部J54に接続されている。前段RO透過水リターンラインL43の下流側の端部は、接続部J52において、前段RO濃縮水リターンラインL53に接続されている。接続部J52は、前段RO濃縮水リターンラインL53における接続部J53と接続部J51との間に配置されている。前段RO透過水リターンラインL43における接続部J52から接続部J51までの部分は、前段RO濃縮水リターンラインL53における接続部J52から接続部J51までの部分と共通する。
前段RO透過水リターンラインL43には、図7Aに示すように、リリーフ弁V43が設けられている。リリーフ弁V43は、常閉式の圧力作動弁であって、一次側の圧力が二次側の圧力よりも一定の圧力以上高い場合に開放される調整弁である。詳細には、リリーフ弁V43は、前段RO透過水リターンラインL43の管内圧力が予め設定された圧力以上になったときに開状態となり、前段RO透過水ラインL22を流通される前段透過水W2を、接続部J54を介して前段RO透過水リターンラインL43に流通させるための弁である。
リリーフ弁V43における二次側の圧力(接続部J51での供給水W1の圧力)は、減圧弁V42により前段加圧ポンプ8の運転圧力未満に調整される。前段透過水補給弁V35が閉状態に制御された状態で前段加圧ポンプ8を駆動させると、リリーフ弁V43における一次側の圧力(接続部J54での前段透過水W2の圧力)は、二次側の圧力よりも高くなる。これにより、リリーフ弁V43が開放されて、前段RO透過水ラインL22を流通する前段透過水W2を、前段RO透過水リターンラインL43に流通させることができる。
後段RO濃縮水リターンラインL54は、図7Bに示すように、後段RO膜モジュール14で分離された濃縮水W5の一部W51を、前段RO透過水ラインL22へ返送するラインである。後段RO濃縮水リターンラインL54の上流側の端部は、後段RO膜モジュール14の一次側出口ポート(濃縮水の出口)に接続されている。後段RO濃縮水リターンラインL54の下流側の端部は、接続部J61に接続されている。接続部J61は、前段RO透過水ラインL22における中間タンク11と後段加圧ポンプ12との間に配置されている。
後段RO濃縮水リターンラインL54は、図7Bに示すように、上流側から順に、接続部J63、接続部J62、第6逆止弁V66、第6定流量弁V56、及び接続部J61が設けられている。接続部J62には、第1後段RO濃縮水ラインL63の上流側の端部が接続されている。接続部J63には、第2後段RO濃縮水ラインL64の上流側の端部が接続されている。
第1後段RO濃縮水ラインL63及び第2後段RO濃縮水ラインL64は、後段RO膜モジュール14で分離された濃縮水W5の残部W52を、後段RO濃縮水リターンラインL54の途中から脱炭酸装置15に送出するラインである。第1後段RO濃縮水ラインL63の下流側の端部及び第2後段RO濃縮水ラインL64の下流側の端部は、接続部J64において、後段RO濃縮水送出ラインL65の上流側の端部に接続されている。後段RO濃縮水送出ラインL65の下流側の端部は、図7Cに示すように、脱炭酸装置15に接続されている。第1後段RO濃縮水ラインL63及び第2後段RO濃縮水ラインL64には、それぞれ、第1調整弁V36及び第2調整弁V37、並びに及び第7定流量弁V57及び第8定流量弁V58が設けられている。
第1調整弁V36及び第2調整弁V37により、第1後段RO濃縮水ラインL63及び第2後段RO濃縮水ラインL64を個別に開閉することにより、濃縮水W5の送出流量を調節することができる。第1調整弁V36及び第2調整弁V37は、それぞれ制御部30Aと電気的に接続されている。第1調整弁V36及び第2調整弁V37の開閉は、制御部30Aから送信される駆動信号により制御される。
後段RO濃縮水送出ラインL65には、第8開閉弁V18が設けられている。第8開閉弁V18は、後段RO濃縮水送出ラインL65の開閉を操作可能な手動弁である。
後段RO透過水ラインL23は、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4をEDIスタック16に流通させるラインである。後段RO透過水ラインL23の上流側の端部は、図7Bに示すように、後段RO膜モジュール14の二次側ポート(後段透過水W4の出口)に接続されている。後段RO透過水ラインL23の下流側の端部は、図7Cに示すように、第1流路切換弁V71を介して、EDIスタック16に接続されている。
後段RO透過水ラインL23は、前段側透過水ラインL231と、中段側透過水ラインL232と、脱塩室流入ラインL233と、濃縮室流入ラインL234と、を有する。前段側透過水ラインL231には、上流側から順に、図7Bに示すように、第4逆止弁V64、接続部J23、及び第9開閉弁V19が設けられている。また、第9開閉弁V19以降には、図7Cに示すように、脱炭酸装置15、接続部J31、接続部J32、及び第1流路切換弁V71が設けられている。
第1流路切換弁V71は、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4を、中段側透過水ラインL232を介してEDIスタック16へ向けて流通させる流路(採水側流路)、又は、後段RO透過水リターンラインL44を介して中間タンク11へ向けて流通させる流路(循環側流路)に切り換え可能な弁である。第1流路切換弁V71は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第1流路切換弁V71は、制御部30Aと電気的に接続されている。第1流路切換弁V71における流路の切り換えは、制御部30Aから送信される流路切換信号により制御される。
後段RO透過水リターンラインL44は、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4を、前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に設けられた中間タンク11へ返送するラインである。後段RO透過水リターンラインL44の上流側の端部は、図7Cに示すように、第1流路切換弁V71に接続されている。後段RO透過水リターンラインL44の下流側は、図7Bに示すように、中間タンク11に接続されている。
なお、図7Cに示す第2実施形態において、第1流路切換弁V71よりも下流側の部分の構成は、第1実施形態における「中段側透過水ラインL212」、「脱塩室流入ラインL213」、「濃縮室流入ラインL214」及び「透過水W2」を、それぞれ、「中段側透過水ラインL232」、「脱塩室流入ラインL233」、「濃縮室流入ラインL234」及び「後段透過水W4」としている。また、第2実施形態では、後述するEDI濃縮水排出ラインL72及び脱塩水リターンラインL45の構成を除いて、第1実施形態と同様の構成である。そのため、これらの部分に関しては、第1実施形態の説明を援用して、第2実施形態の説明を省略する。
また、図7Cに示すように、第2実施形態における純水製造装置1Aは、第1実施形態におけるEDI濃縮水ラインL52に代えて、EDI濃縮水排出ラインL72を備える。
EDI濃縮水排出ラインL72は、EDIスタック16の濃縮室162から排出された濃縮水W7を、装置の外に排出するラインである。EDI濃縮水排出ラインL72の上流側の端部は、EDIスタック16の二次側ポート(濃縮室162の出口側)に接続されている。EDI濃縮水排出ラインL72の下流側は、例えば、排水ピット(不図示)に接続又は開口している。
第2流路切換弁V72は、EDIスタック16の脱塩室161で得られた脱塩水W6を、下流側脱塩水ラインL32を介して需要箇所に向けて送出させる流路(採水側流路)、又は、脱塩水リターンラインL45を介して中間タンク11に向けて流通させる流路(循環側流路)に切り換え可能な弁である。
脱塩水リターンラインL45は、EDIスタック16の脱塩室161で得られた脱塩水W6を、脱塩水ラインL3の途中から、前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に設けられた中間タンク11へ返送するラインである。本実施形態において、脱塩水リターンラインL45の上流側の端部は、第2流路切換弁V72に接続されている。脱塩水リターンラインL45の下流側の端部は、中間タンク11に接続されている。
第5圧力センサPS5は、前段RO透過水ラインL22を流通する前段透過水W2の圧力を計測する機器である。第5圧力センサPS5は、接続部J22において、前段RO透過水ラインL22に接続されている。接続部J22は、前段RO透過水ラインL22における後段加圧ポンプ12と後段RO膜モジュール14との間に配置されている。第5圧力センサPS5は、制御部30Aと電気的に接続されている。第5圧力センサPS5で測定された前段透過水W2の圧力は、制御部30Aへ検出信号として送信される。
第4温度センサTE4及び第5温度センサTE5は、前段RO透過水ラインL22を流通する前段透過水W2の温度を測定する機器である。第4温度センサTE4は、図7Aに示すように、接続部J12において、前段RO透過水ラインL22に接続されている。接続部J12は、前段RO透過水ラインL22における前段RO膜モジュール10と中間タンク11との間に配置されている。第5温度センサTE5は、図7Bに示すように、接続部J21において、前段RO透過水ラインL22に接続されている。接続部J21は、前段RO透過水ラインL22における中間タンク11と後段加圧ポンプ12との間に配置されている。第4温度センサTE4及び第5温度センサTE5は、制御部30Aと電気的に接続されている。第4温度センサTE4及び第4温度センサTE4で測定された前段透過水W2の温度は、制御部30Aへ検出信号として送信される。
第3流量センサFM3は、後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の流量を測定する機器である。第3流量センサFM3は、図7Bに示すように、接続部J23において、後段RO透過水ラインL23に接続されている。接続部J23は、後段RO透過水ラインL23における後段RO膜モジュール14と脱炭酸装置15との間に配置されている。第3流量センサFM3は、制御部30Aと電気的に接続されている。第3流量センサFM3で測定された後段透過水W4の流量は、制御部30Aへ検出信号として送信される。
第2電気伝導率センサEC2は、前段RO透過水ラインL22を流通する前段透過水W2の電気伝導率を測定する機器である。第2電気伝導率センサEC2は、図7Aに示すように、接続部J13において、前段RO透過水ラインL22に接続されている。接続部J13は、前段RO透過水ラインL22における前段RO膜モジュール10と中間タンク11との間に配置されている。第2電気伝導率センサEC2は、制御部30Aと電気的に接続されている。第2電気伝導率センサEC2で測定された前段透過水W2の電気伝導率は、制御部30Aへ検出信号として送信される。
次に、図8を参照して、第1実施形態の純水製造装置1における特徴部分に係る構成について詳細に説明する。図8は、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの制御ユニット400及び各構成機器の構成を示すブロック図である。
第2実施形態に係る純水製造装置1Aは、図8に示すように、供給水W1から純水を製造するための複数の構成機器103,104,105を備える。具体的には、純水製造装置1は、複数の構成機器103,104,105として、第3構成機器103と、第4構成機器104と、第5構成機器105と、を備える。また、制御部30Aは、統括制御部300A(後述)と、第3個別制御部303(後述)と、第4個別制御部304(後述)と、第5個別制御部305(後述)と、を備える。
第3構成機器103、第4構成機器104及び第5構成機器105は、前述した各構成要素を含んで構成されている。第3構成機器103は、図8に示すように、前段RO膜モジュール10と、前段加圧ポンプ8と、前段インバータ9と、供給水補給弁V31と、前段透過水補給弁V35と、第1排水弁V32〜第3排水弁V34と、圧力スイッチPSWと、第1温度センサTE1と、第1圧力センサPS1と、第1流量センサFM1と、第4温度センサTE4と、第2電気伝導率センサEC2と、水位センサ111と、を含んで構成される。前段RO膜モジュール10、前段加圧ポンプ8、前段インバータ9、供給水補給弁V31、前段透過水補給弁V35、第1排水弁V32〜第3排水弁V34、圧力スイッチPSW、第1温度センサTE1、第1圧力センサPS1、第1流量センサFM1、第4温度センサTE4、第2電気伝導率センサEC2及び水位センサ111は、前述の通り、それぞれ、純水製造装置1Aの各位置に配置され、各種機能を有する。
第4構成機器104は、図8に示すように、後段RO膜モジュール14と、後段加圧ポンプ12と、後段インバータ13と、第1流路切換弁V71と、第1調整弁V36及び第2調整弁V37と、第5温度センサTE5と、第5圧力センサPS5と、第3流量センサFM3と、第2温度センサTE2と、第1電気伝導率センサEC1と、を含んで構成される。後段RO膜モジュール14、後段加圧ポンプ12、後段インバータ13、第1流路切換弁V71、第1調整弁V36及び第2調整弁V37、第5温度センサTE5、第5圧力センサPS5、第3流量センサFM3、第2温度センサTE2及び第1電気伝導率センサEC1は、前述の通り、それぞれ、純水製造装置1Aの各位置に配置され、各種機能を有する。
第5構成機器105は、図8に示すように、EDIスタック16と、直流電源装置50と、第2流路切換弁V72と、第3圧力センサPS3と、第4圧力センサPS4と、第1比抵抗センサRS1と、第2流量センサFM2と、を含んで構成される。EDIスタック16、直流電源装置50、第2流路切換弁V72、第3圧力センサPS3、第4圧力センサPS4、第1比抵抗センサRS1及び第2流量センサFM2は、前述の通り、それぞれ、純水製造装置1Aの各位置に配置され、各種機能を有する。
また、純水製造装置1Aは、第3構成機器103に対応する第3個別回路基板413(第3回路基板)と、第4構成機器104に対応する第4個別回路基板414(第4回路基板)と、第5構成機器105に対応する第5個別回路基板415(第5回路基板)と、統括回路基板410と、を備える。第3個別回路基板413は、統括回路基板410に電気的に接続されると共に、第3構成機器103に電気的に接続される。第4個別回路基板414は、統括回路基板410に電気的に接続されると共に、第4構成機器104に電気的に接続される。第5個別回路基板415は、中継部310を介して統括回路基板410に電気的に接続されると共に、第5構成機器105に電気的に接続される。本実施形態においては、第3個別回路基板413、第4個別回路基板414、第5個別回路基板415及び統括回路基板410は、ユニット化されており、制御ユニット400を構成する。
第3個別回路基板413には、第3個別制御部303が搭載される。第3個別制御部303は、第3構成機器103を個別に制御する。具体的には、第3個別制御部303は、前段インバータ9、供給水補給弁V31、前段透過水補給弁V35及び第1排水弁V32〜第3排水弁V34を制御する。第3個別制御部303には、圧力スイッチPSW、第1温度センサTE1、第1圧力センサPS1、第1流量センサFM1、第4温度センサTE4、第2電気伝導率センサEC2及び水位センサ111により検出された検出信号が入力される。第3個別制御部303に入力されたこれらのセンサの検出信号は、第3個別制御部303から統括制御部300に送信される。
第4個別回路基板414には、第4個別制御部304が搭載される。第4個別制御部304は、第4構成機器104を個別に制御する。具体的には、第4個別制御部304は、後段インバータ13、第1流路切換弁V71、第1調整弁V36及び第2調整弁V37を制御する。第4個別制御部304には、第5温度センサTE5、第5圧力センサPS5、第3流量センサFM3、第2温度センサTE2及び第1電気伝導率センサEC1により検出された検出信号が入力される。第4個別制御部304に入力されたこれらのセンサの検出信号は、第4個別制御部304から統括制御部300に送信される。
第5個別回路基板415には、第5個別制御部305が搭載される。第5個別制御部305は、第5構成機器105を個別に制御する。具体的には、第5個別制御部305は、直流電源装置50及び第2流路切換弁V72を制御する。第2個別制御部302には、第3圧力センサPS3、第4圧力センサPS4、第1比抵抗センサRS1及び第2流量センサFM2により検出された検出信号が入力される。第5個別制御部305に入力されたこれらのセンサの検出信号は、第5個別制御部305から中継部310を介して統括制御部300に送信される。
統括回路基板410には、統括制御部300が搭載される。統括回路基板410には、第3個別回路基板413と、第4個別回路基板414と、第5個別回路基板415と、入力操作部40と、脱炭酸装置15とが、電気的に接続されている。
統括制御部300は、第3個別制御部303、第4個別制御部304、第5個別制御部305及び脱炭酸装置15を制御可能である。統括制御部300には、入力操作部40(タッチパネル)により受け付けられた、第3個別制御部303、第4個別制御部304、第5個別制御部305及び脱炭酸装置15の制御に関する設定情報が送信される。
次に、第2実施形態の純水製造装置1Aの制御部30Aについて説明する。
統括制御部300Aは、第3工程、第4工程及び第5工程を実行するように、第3個別制御部303、第4個別制御部304及び第5個別制御部を制御する。統括制御部300Aにより実行される第3工程とは、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を、前段RO透過水リターンラインL43(第3循環水ライン)を介して前段RO膜モジュール10の上流側へ返送する工程である。具体的には、第3工程においては、供給水補給弁V31を開状態に制御すると共に前段透過水補給弁V35を閉状態に制御して、前段加圧ポンプ8を駆動することにより、リリーフ弁V43の一次側の圧力を高めて開弁させ、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を接続部J51を介して供給水ラインL1へ返送する。詳細には、第3工程においては、統括制御部300Aは、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えるように、第4個別制御部304を制御する。そして、統括制御部300Aは、第3個別制御部303を制御して、前段加圧ポンプ8を駆動するように前段インバータ9を制御する。
統括制御部300Aにより実行される第4工程とは、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4を、後段RO透過水リターンラインL44(第4循環水ライン)を介して前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に設けられた中間タンク11へ返送する工程である。具体的には、第4工程においては、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えて、後段加圧ポンプ12を駆動することにより、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4を中間タンク11へ返送する。詳細には、第4工程においては、統括制御部300Aは、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えるように、第4個別制御部304を制御する。そして、統括制御部300Aは、第4個別制御部304を制御して、後段加圧ポンプ12を駆動するように後段インバータ13を制御する。
統括制御部300Aにより実行される第5工程とは、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、脱塩水リターンラインL45(第5循環水ライン)を介して前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に設けられた中間タンク11へ返送する工程である。具体的には、第5工程においては、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えると共に、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えて、後段加圧ポンプ12を駆動することにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を中間タンク11へ返送する。詳細には、第5工程においては、統括制御部300Aは、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えるように第4個別制御部304を制御すると共に、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えるように第5個別制御部305を制御する。そして、統括制御部300Aは、第4個別制御部304を制御して、後段加圧ポンプ12を駆動するように後段インバータ13を制御する。
統括制御部300Aは、装置の起動時において、第3工程及び第4工程を実行し、第3工程及び第4工程の実行後に、第5工程を実行した後に、需要箇所への脱塩水W6の供給(採水)を開始するように、第2流路切換弁V72を採水側流路に切り換えるように、第5個別制御部305を制御する。具体的には、統括制御部300Aは、第3工程の実行を開始してから所定時間経過後に第4工程を実行するように制御し、第4工程の実行中において、後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の電気伝導率(電気的特性値)が所定の第2伝導率閾値(第2EC閾値)を下回る場合(第3範囲内である場合)に、第5工程を実行するように制御する。また、制御部30Aは、第5工程の実行中において、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗(電気的特性値)が所定の第2比抵抗閾値を上回る場合(第4範囲内である場合)に需要箇所への脱塩水W6の供給を開始するように、第2流路切換弁V72を採水側流路に切り換えるように、第5個別制御部305を制御する。なお、統括制御部300Aは、第3工程と第4工程とを同期させて実行することもできる。
所定の第2伝導率閾値としては、例えば、劣化や閉塞のないRO膜モジュールを用いて標準的な水質の原水を所定の運転条件(運転圧力,回収率,水温等)で逆浸透膜処理したときに得られる透過水の電気伝導率値が設定される。また、所定の第2比抵抗閾値としては、例えば、劣化及び閉塞のない電気脱イオンスタックを用いて標準的な水質の透過水を所定の運転条件(電流値,流量,水温等)で脱塩処理したときに得られる脱塩水の比抵抗値が設定される。
次に、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの動作について説明する。図9は、第2実施形態における純水製造装置1Aの処理手順を示すフローチャートであって、第1実施形態における図4に対応するフローチャートである。第2実施形態の純水製造装置1Aは、第1実施形態におけるステップST131〜ステップST133の動作に代えて、ステップST141〜ステップST145の動作を実行する。そのため、第2実施形態においては、第1実施形態におけるステップST131〜ステップST133の動作に代えて、ステップST141〜ステップST145の動作を説明する。その他の動作については、第1実施形態の説明が適宜に適用される。
図9に示すステップST120において待機状態中に需要箇所からの送水要求を受けると、ステップST141において、装置を起動させて第3工程の実行を開始する。具体的には、統括制御部300Aは、供給水補給弁V31を開状態にするように第3個別制御部303を制御すると共に、前段透過水補給弁V35を閉状態にするように第3個別制御部303を制御する。この状態で、統括制御部300Aは、第3個別制御部を制御して、前段加圧ポンプ8を駆動するように前段インバータ9を制御することにより、リリーフ弁V43の一次側の圧力を高めて開弁させ、前段RO膜モジュール10で分離された前段透過水W2を接続部J51を介して供給水ラインL1へ返送する。
ステップST142において、統括制御部300Aは、第3工程の実行を開始してから所定時間(例えば、60秒)経過したか否かを判定する。第3工程の実行を開始してから所定時間経過したと判定された場合(YES)には、処理は、ステップST143に進む。第3工程の実行を開始してから所定時間経過していないと判定された場合(NO)には、処理は、ステップST142に戻り、第3工程を継続する。
ステップST143において、統括制御部300Aは、第4工程の実行を開始するように、第4個別制御部304を制御する。具体的には、統括制御部300Aは、後段透過水W4を中間タンク11に返送するため、第1流路切換弁V71を循環側流路に切り換えるように、第4個別制御部304を制御する。この状態で、統括制御部300Aは、第4個別制御部304を制御して、後段加圧ポンプ12を駆動するように後段インバータ13を制御する。これにより、後段RO膜モジュール14で分離された後段透過水W4を、後段RO透過水リターンラインL44を介して、中間タンク11に返送する。
ステップST144において、統括制御部300Aは、第4工程の実行中に、後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の電気伝導率が所定の第2伝導率閾値(第2EC閾値;例えば、1μS/cm)を下回るか否かを判定する。第4工程の実行中に後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の電気伝導率が所定の第2伝導率閾値を下回ると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST145に進む。第4工程の実行中に後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の電気伝導率が所定の第2伝導率閾値を上回ると判定された場合(NO)には、処理は、ステップST144に戻り、第4工程を継続する。
ステップST145において、統括制御部300Aは、第5工程の実行を開始するように、第5個別制御部305を制御する。具体的には、統括制御部300Aは、後段透過水W4をEDIスタック16へ供給するため、第1流路切換弁V71を採水側流路に切り換えるように、第4個別制御部304を制御する。同時に、統括制御部300Aは、脱塩水W6を中間タンク11に返送するため、第2流路切換弁V72を循環側流路に切り換えるように、第5個別制御部305を制御する。この状態で、統括制御部300Aは、第5個別制御部305を制御して、後段加圧ポンプ12を駆動するように後段インバータ13を制御する。これにより、EDIスタック16で得られた脱塩水W6を、脱塩水リターンラインL45を介して、中間タンク11に返送する。ステップST145の後に、処理は、図5におけるステップST210に進む。
なお、図5のステップST230において、「脱塩水比抵抗値>第1比抵抗閾値」とある箇所は、「脱塩水比抵抗値>第2比抵抗閾値」と読み替えるものとする。すなわち、ステップST230において、制御部30Aは、第5工程の実行中に、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第2比抵抗閾値(例えば、1MΩ・cm)を上回るか否かを判定する。第5工程の実行中に脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第2比抵抗閾値を上回ると判定された場合(YES)には、処理は、ステップST240に進む。第5工程の実行中に脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗が所定の第2比抵抗閾値を下回ると判定された場合(NO)には、処理は、ステップST240に戻り、第5工程を継続する。
以上のように、装置の起動時において、第3工程、第4工程及び第5工程を実行することにより、水質の悪い前段透過水W2を前段RO膜モジュール10の上流側に返送することができると共に、水質の悪い後段透過水W4及び脱塩水W6を前段RO膜モジュール10と後段RO膜モジュール14との間に返送することができる。
上述した第2実施形態に係る純水製造装置1Aによれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態に係る純水製造装置1Aは、供給水から純水を製造するための複数の構成機器101,102と、複数の構成機器103,104,105それぞれに対応する個別回路基板413,414,415であって、複数の構成機器103,104,105それぞれを個別に制御する複数の個別制御部303,304,305が搭載された複数の個別回路基板413,414,415と、複数の個別回路基板413,414,415が電気的に接続される統括回路基板410であって、複数の個別制御部303,304,305を制御可能な統括制御部300Aが搭載された統括回路基板410と、を備える。具体的には、複数の構成機器103,104,105は、前段RO膜モジュール10を含んで構成される第3構成機器103と、後段RO膜モジュール14を含んで構成される第4構成機器104と、EDIスタック16を含んで構成される第5構成機器105と、を有して構成される。複数の個別回路基板413,414,415は、第3構成機器103を制御する第3個別制御部303が搭載された第3個別回路基板413と、第4構成機器104を制御する第4個別制御部304が搭載された第4個別回路基板414と、第5構成機器105を制御する第5個別制御部305が搭載された第5個別回路基板415と、を有して構成される。そのため、第2実施形態に係る純水製造装置1Aは、第1実施形態に係る純水製造装置1と同様の効果を奏する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上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、前記第1及び第2実施形態において、脱イオン部の構成として、EDIスタック(電気脱イオンスタック)16の代わりに、非再生型の混床式イオン交換塔を設けてもよい。この場合には、前段のRO膜モジュールで分離された透過水をイオン交換樹脂床により脱イオン処理して脱イオン水を得ることができる。また、装置の運転開始直後において、水質が回復された脱イオン水を需要箇所へ供給することができる。また、イオン交換塔を用いることにより、透過水から脱イオン水を得るための処理に掛かる電力をほぼゼロにすることができる。
また、前記実施形態においては、各種センサは、対応する第1構成機器101〜第5構成機器105に備えられ、対応する第1個別回路基板411〜第5個別回路基板415に接続されているが、これに制限されない。各種センサは、統括回路基板410に直接的に又は間接的に接続されていればよい。これにより、各種センサで検出された検出信号の情報を共有化して、この各種センサの検出信号に基づいて、統括制御部300,300Aは、各構成機器を制御することができる。
また、前記第1実施形態においては、第1電気的特性検出手段を、透過水ラインL21を流通する透過水W2の電気伝導率を測定する第1電気伝導率測定手段とし、第2電気的特性検出手段を、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗を測定する第1比抵抗検出手段とした。しかし、これに制限されない。例えば、前記第1実施形態において、第1電気的特性検出手段及び第2電気特性検出手段の両方について電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段としてもよいし、第1電気的特性検出手段及び第2電気特性検出手段の両方について比抵抗を測定する比抵抗検出手段としてもよいし、第1電気的特性検出手段を比抵抗検出手段とすると共に第2電気的特性検出手段を電気伝導率測定手段としてもよい。
また、前記第2実施形態においては、第3電気的特性検出手段を、後段RO透過水ラインL23を流通する後段透過水W4の電気伝導率を測定する第2電気伝導率測定手段とし、第4電気的特性検出手段を、脱塩水ラインL3を流通する脱塩水W6の比抵抗を測定する第2比抵抗検出手段とした。しかし、これに制限されず、前述と同様に、第3電気的特性検出手段及び第4電気的特性検出手段を、電気伝導率測定手段及び比抵抗検出手段のいかなる組み合わせとしてもよい。
また、前記第2実施形態においては、制御部30Aは、装置の起動時おいて、第3工程、第4工程、第5工程を順に実行するように制御しているが、これに制限されない。例えば、制御部30Aは、第3工程と第4工程とを同期させて実行することもできる。この場合には、採水開始までの時間を短縮することができる。
また、第1及び第2実施形態では、第1排水弁V32〜第3排水弁V34の開放数を選択することにより、濃縮水W3の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、例えば、RO濃縮水排出ラインL61を分岐させずに、当該RO濃縮水排出ラインL61に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、制御部(30、30A)から電流値信号を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水W3の排水流量を調節することができる。
また、RO濃縮水排出ラインL61に比例制御弁を設けた構成において、RO濃縮水排出ラインL61に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで測定された流量値を、制御部(30,30A)にフィードバック値として入力することにより、濃縮水W3の実際の排水流量をより正確に制御することができる。
第1及び第2実施形態においては、原水W11中に含まれる硬度成分を除去した軟水W12を供給水W1とする例について説明した。これに限らず、原水W11を除鉄除マンガン装置、砂濾過装置、精密濾過膜装置、限外濾過膜装置等により前処理した水を供給水W1としてもよい。なお、原水W11としては、例えば、地下水や水道水等を用いることができる。