JP6173534B1

JP6173534B1 - 水処理装置

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Publication number: JP6173534B1
Application number: JP2016124579A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　厳一; 厳一佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2036-06-23
Also published as: JP2017225941A

Abstract

【課題】ろ過装置の寿命、ろ過精度及び圧送ポンプの消費電力の観点から最適となる水処理装置を提供する。【解決手段】本水処理装置１は、原水を上流側配管１２を介してろ過装置２内に圧送する圧送ポンプ３と、ろ過装置２の流出口から延びる下流側配管１３に設けられる電磁バルブ４と、上流側副配管１４に連通すると共に下流側副配管１５に連通して、上流側副配管１４内の原水と下流側副配管１５内の処理水との間の圧力差を測定する圧力測定手段５と、電磁バルブ４の開度を絞った状態で、圧力測定手段５による測定値に基づいて、圧送ポンプ３からの吐出量を制御する制御手段６と、を備えている。これにより、従来よりも、ろ過装置２の寿命を延ばすことができ、また、ろ過装置２によるろ過精度を向上させることができ、しかも、圧送ポンプ３を駆動させる消費電力も低減させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、原水をろ過装置によって処理する水処理装置に関するものである。

一般に、自動車の生産工場等には、貯溜タンク等に、部品等を洗浄するための洗浄水（原水）が貯溜されており、該洗浄水は水処理装置によって処理されて再使用される。従来の水処理装置は、原水をろ過して処理するろ過装置と、貯溜タンク内の原水をろ過装置に圧送する圧送ポンプとが備えられている（例えば、特許文献１参照）。ろ過装置は、ハウジングの内部に円筒状のフィルタが備えられて構成される。そして、貯溜タンク内の原水を圧送ポンプによりろ過装置のハウジング内に圧送すると、原水がフィルタの外側から内側に流通されることでろ過処理されて、処理水としてフィルタの内側からハウジングの流出口を経由して外部に流出される。

ところで、ろ過装置は、その使用頻度に伴って、徐々にフィルタが目詰まりするために、所望流量の処理水が次第に得られなくなる虞がある。そのために、フィルタがある程度目詰まりしても、所望流量の処理水が得られるように、フィルタに発生する目詰まりによる処理水の流量減少を予測して、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（圧送ポンプの吐出量）を、ろ過装置を経由して得られる処理水の流量（所望流量）Ａ２よりも大きくなるように設定している。

しかしながら、この従来の方式では、フィルタに目詰まりが発生していない段階では、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（＞所望流量Ａ２）が、ろ過装置の流出口から処理水として得られるようになる。これ自体不都合になることはないが、この従来の方式では、所望流量Ａ２よりも大きい流入量Ａ１の原水が、ろ過装置を流通するために、フィルタの目詰まりの進行速度が速まるようになる。すなわち、フィルタの目詰まりの進行速度の変化率は、フィルタを通過する原水の流量の変化率の２乗に比例するようになり、この従来の方式では、流入量Ａ１／所望流量Ａ２の２乗相当分、フィルタの目詰まりが速まるようになり、フィルタの寿命が短くなる。

さらに、この従来の方式では、フィルタのろ過精度も、フィルタを通過する流量に応じて悪化するようになる。すなわち、フィルタを通過する流量が大きい程、フィルタのろ過精度が悪化する。さらにまた、圧送ポンプによる原水の吐出量（ろ過装置への流入量Ａ１）は、圧送ポンプの羽根車を駆動させる電動モータの消費電力に大きく関わっている。すなわち、圧送ポンプの電動モータの電流値の変化率は、圧送ポンプの吐出量の変化率の３乗に比例するようになり、この従来の方式では、流入量Ａ１／所望流量Ａ２の３乗相当分、圧送ポンプに必要な電力が増大するようになる。

特開２０１０−１１５５７６号公報

上述したように、従来の方式では、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（圧送ポンプの吐出量）を、ろ過装置を経由して得られる処理水の流出量（所望流量）Ａ２よりも大きくなるように設定しているために、ろ過装置のフィルタの寿命が短くなり、フィルタによるろ過精度も低く、しかも、圧送ポンプを駆動させる消費電力も大きくなり、改善する必要があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ろ過装置の寿命、ろ過精度及び圧送ポンプの消費電力の観点から最適となる水処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、原水をろ過装置によって処理して処理水を得る水処理装置であって、原水を、上流側配管を介して前記ろ過装置内に圧送する圧送ポンプと、前記ろ過装置の流出口から延びる下流側配管に設けられるバルブと、前記圧送ポンプと前記ろ過装置との間の前記上流側配管に連通すると共に、前記ろ過装置の流出口と前記バルブとの間の前記下流側配管に連通して、当該上流側配管内の原水と当該下流側配管内の処理水との間の圧力差を測定する圧力測定手段と、一定時間の間隔で前記バルブの開度を絞り、前記バルブを絞った状態で測定された前記圧力測定手段による測定値に基づいて、前記圧送ポンプからの吐出量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段には、予め、前記圧力測定手段からの測定値に対する前記圧送ポンプの吐出量の関係が記憶されており、この関係に基づいて、前記圧力測定手段からの測定値に対する前記圧送ポンプからの吐出量が選定されることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、制御手段によって、一定時間の間隔でバルブの開度を絞り、バルブの開度を絞った状態で測定された圧力測定手段による測定値（圧力差）に基づいて、圧送ポンプからの吐出量が設定される。
すなわち、制御手段において、圧力測定手段による測定値が略０（圧力差がほとんど無い）の場合には、ろ過装置に目詰まりは発生していないと判断して、圧送ポンプによる吐出量を、ろ過装置を経由して得られる所望流量と略同じになるように設定する。
一方、圧力測定手段により圧力差（測定値）が検出された場合には、ろ過装置に目詰まりが進行している状況であると判断して、その圧力差に基づいて、圧送ポンプによる吐出量を設定する。
このように、請求項１の発明では、ろ過装置の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプからの吐出量を適宜設定することができる。

なお、上述した作用効果を得るべく、単純に、ろ過装置の流出口に接続される下流側配管に流量計を配置して、流量計の測定結果に基づいて、圧送ポンプからの吐出量を制御することが可能である。しかしながら、この形態では、高額な流量計を備えているので装置全体のコストが高くなり、採用が難しくなる。これに比して、請求項１の発明では、流量計を備えずに、上述した効果を奏することができるので、装置全体のコスト面からもメリットがある。

また、請求項２に記載した発明は、請求項１の発明において、前記圧力測定手段は、前記上流側配管内の原水と前記下流側配管内の処理水との間の圧力差により弾性変形する弾性部材と、該弾性部材からの押圧力を検出する圧力センサとを備えることを特徴とするものである。
請求項２の発明では、圧力測定手段を簡易な構成で、且つ要するコストを低減させることができ、該圧力測定手段により、上流側配管内の原水と下流側配管内の処理水との間の圧力差を精度良く測定することができる。

本発明の水処理装置によれば、制御手段により、ろ過装置の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプからの吐出量を適宜設定することができる。これにより、従来よりも、ろ過装置の寿命を延ばすことができ、またろ過精度を向上させることができ、しかも、圧送ポンプを駆動させる消費電力を低減させることができ、ひいては、水処理に係るランニングコストを大幅に削減することができる。しかも、本発明の水処理装置では、高額な流量計を備えていないので、装置全体のコスト面からもメリットがある。

図１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の模式図である。図２は、図１のろ過装置の断面図である。図３は、図１の圧力測定手段の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る水処理装置１は、図１〜図３に示すように、原水をろ過処理するろ過装置２と、原水をろ過装置２内に圧送する圧送ポンプ３と、ろ過装置２から下流側の下流側配管１３に設けられる電磁バルブ４と、ろ過装置２から上流側の原水とろ過装置２から下流側の処理水との間の圧力差を疑似的に測定する圧力測定手段５と、圧力測定手段５からの測定値に基づいて、圧送ポンプ３からの原水の吐出量を制御する制御手段６と、を備えている。

自動車の生産工場等では、部品等を洗浄するための洗浄水（原水）を本水処理装置１により処理して、該処理水を再使用するようにしている。図１に示すように、貯溜タンク１０内に洗浄水が貯溜されている。貯溜タンク１０内とろ過装置２の流入口１８とは上流側配管１２により連通されている。該上流側配管１２に圧送ポンプ３が設けられている。該圧送ポンプ３により貯溜タンク１０内の洗浄水がろ過装置２内に圧送される。ろ過装置２の流出口１９と貯溜タンク１０内とは下流側配管１３により連通されている。該下流側配管１３に電磁バルブ４が設けられている。

圧送ポンプ３とろ過装置２との間に位置する上流側配管１２に上流側副配管１４の上流端が接続される。該上流側副配管１４の下流端に圧力測定手段５が接続される。一方、電磁バルブ４とろ過装置２との間に位置する下流側配管１３に下流側副配管１５の下流端が接続される。該下流側副配管１５の上流端に圧力測定手段５が接続される。

図２に示すように、ろ過装置２は、流入口１８及び流出口１９を有するハウジング２０と、該ハウジング２０内に配置される円筒状のフィルタ２１とを備えている。上流側配管１２がハウジング２０の流入口１８に連通する。下流側配管１３がハウジング２０の流出口１９に連通する。ハウジング２０の流入口１８は、ハウジング２０内でフィルタ２１の外側に連通して、流出口１９はハウジング２０内でフィルタ２１の内側に連通している。そして、上流側配管１２からハウジング２０の流入口１８を経由して流入した原水（洗浄水）は、フィルタ２１を外側から内側に向かって通過することでろ過処理され処理水として、ハウジング２０の流出口１９から下流側配管１３を経由して貯溜タンク１０内に戻る。

図３に示すように、圧力測定手段５は、円筒状のケーシング２５と、該ケーシング２５の上流側開口を閉塞する上流側蓋体２６と、ケーシング２５の下流側開口を閉塞する下流側蓋体２７と、ケーシング２５内に配置される圧力センサ２８とから構成される。上流側蓋体２６には、上流側副配管１４と連通する上流側連通孔２６ａが軸方向に沿って貫通している。下流側蓋体２７には、下流側副配管１５と連通する下流側連通孔２７ａが軸方向に沿って貫通している。

ケーシング２５には、その内壁面から内側に向かって環状支持部３０が突設される。環状支持部３０の下流側に弾性部材３４が当接するように配置される。弾性部材３４は円板状に形成される。弾性部材３４の外径はケーシング２５の内径に略一致する。弾性部材３４は、その外周部が環状支持部３０と、ケーシング２５内に配置された第１円筒状部材３１との間に挟持されて支持される。第１円筒状部材３１の外径はケーシング２５の内径に略一致する。これにより、弾性部材３４は、軸方向からの外力により軸方向に沿って弾性変形可能になる。弾性部材３４の下流側に断面Ｔ字状の押圧部材３５が当接するように配置される。押圧部材３５は、弾性部材３４に当接される軸部３６と、軸部３６の先端部に一体的に設けられる円板状の押圧部３７とから構成される。

押圧部材３５の押圧部３７に円板状の圧力センサ２８のセンサ面が当接される。該圧力センサ２８は、ＦＳＲ（登録商標）が採用されている。該圧力センサ２８は、ＰＴＦ（高分子膜厚フィルム）デバイスの一種で、センサ面に付与された圧力の増加に伴って、電気的抵抗値が減少する特性を有している。押圧部材３５及び圧力センサ２８は、第１円筒状部材３１内に位置する。圧力センサ２８の下流側に該圧力センサ２８を支持する支持部材４２が配置される。支持部材４２は円板状に形成される。支持部材４２の外径は弾性部材３４の外径と略一致して、ケーシング２５の内径に略一致する。支持部材４２は、その外周部が第１円筒状部材３１と、ケーシング２５内に配置された第２円筒状部材３２との間に挟持されて支持される。支持部材４２には、圧力センサ２８を支持する領域、及び第１及び第２円筒状部材３１、３２が当接する領域以外に複数の流通孔４２ａが形成される。なお、第２円筒状部材３２の外径は第１円筒状部材３１の外径に略一致して、ケーシング２５の内径に略一致する。

そして、本水処理装置１を使用中、電磁バルブ４の開度を絞ると、上流側配管１２及び下流側配管１３内の圧力が上昇して、上流側副配管１４からの原水がケーシング２５内で弾性部材３４より上流側に充填され、一方、下流側副配管１５からの処理水がケーシング２５内で弾性部材３４より下流側に充填される。その結果、弾性部材３４より上流側に充填される原水の圧力と、弾性部材３４より下流側に充填される処理水の圧力との間で圧力差が生じると、該圧力差によって弾性部材３４が軸方向に沿って弾性変位すると共に、押圧部材３５の押圧部３７が圧力センサ２８のセンサ面を押圧することで、前記圧力差を測定することができる。

制御手段６は、図１に示すように、圧力測定手段５の圧力センサ２８、圧送ポンプ３を駆動する電動モータ（図示略）及び電磁バルブ４に電気的にそれぞれ接続されている。該制御手段６は、例えば、インバータで構成される。該制御手段６は、所定時間（例えば、３０分または１時間）の間隔で電磁バルブ４の開度を適宜絞り、その電磁バルブ４を絞った時の圧力センサ２８からの測定値に基づいて、圧送ポンプ３の駆動量、すなわち圧送ポンプ３からの原水の吐出量を制御するようにしている。なお、電磁バルブ４の開度を絞る際には、その開度が、全開時の１／２〜２／３の適宜値に設定される。電磁バルブ４は、制御手段６からの信号により、全開及び所定開度による開放の２段階で開閉制御される。

次に、本発明の実施形態に係る水処理装置１の作用を説明する。
通常使用時には、制御手段６により電磁バルブ４が全開に設定されており、圧送ポンプ３により、設定された吐出量の洗浄水（原水）が貯溜タンク１０から上流側配管１２を経由してろ過装置２に流入されて、ろ過装置２によりろ過処理された処理水が下流側配管１３から貯溜タンク１０内に戻される。

また、使用中、制御手段６により、所定時間の間隔で電磁バルブ４の開度が適宜絞られ、その電磁バルブ４の開度が絞られた時の圧力センサ２８からの測定値に基づいて、圧送ポンプ３の吐出量が制御される。
すなわち、制御手段６により、電磁バルブ４の開度が適宜絞られると、洗浄水（原水）が上流側配管１２から上流側副配管１４に沿って圧力測定手段５のケーシング２５内に流入して、ケーシング２５内で弾性部材３４より上流側に充填され、一方、処理水が下流側配管１３から下流側副配管１５に沿って圧力測定手段５のケーシング２５内に流入して、ケーシング２５内で弾性部材３４より下流側に充填される。

続いて、圧力測定手段５の圧力センサ２８により、弾性部材３４より上流側に充填される洗浄水の圧力と、弾性部材３４より下流側に充填される処理水の圧力との間の圧力差が測定される。
続いて、制御手段６にて、圧力センサ２８からの測定値が略０の場合（圧力差がほとんど無い場合）には、フィルタ２１に目詰まりは発生していないと判断して、圧送ポンプ３からの吐出量を、ろ過装置２を経由して得られる処理水の所望流量と略同じになるように設定する。一方、制御手段６にて、圧力センサ２８からの測定値が検出された場合には、フィルタ２１に目詰まりが進行している状況であると判断して、その測定値（圧力差）に基づいて、圧送ポンプ３からの吐出量を設定する。

なお、圧力センサ２８からの測定値に対する圧送ポンプ３の吐出量の関係は予め制御手段６にて記憶されており、この関係に基づいて、圧力センサ２８からの測定値に対する圧送ポンプ３からの吐出量が適宜選定される。
また、ろ過装置２のフィルタ２１が新品に取り換えられて、最初に本水処理装置１を使用する際には、作業者により、圧送ポンプ３の吐出量を、ろ過装置２を経由して得られる処理水の所望流量と略同じになるように設定する。

要するに、本実施形態では、制御手段６において、所定時間の間隔をあけて電磁バルブ４の開度を適宜絞ることで、圧力測定手段５の弾性部材３４から上流側及び下流側の圧力を上昇させて、ろ過装置２を境とした上流側と下流側との間の圧力差を、疑似的に弾性部材３４を境とした上流側と下流側との間の圧力差に置換して、この圧力差に基づいて、圧送ポンプ３からの吐出量を制御するようにしている。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る水処理装置１では、洗浄水（原水）を貯溜タンク１０から上流側配管１２を介してろ過装置２内に圧送する圧送ポンプ３と、ろ過装置２の流出口１９から延びる下流側配管１３に設けられる電磁バルブ４と、上流側副配管１４に連通すると共に下流側副配管１５に連通して、上流側副配管１４内の原水と下流側副配管１５内の処理水との間の圧力差を測定する圧力測定手段５と、電磁バルブ４の開度を絞った状態で、圧力測定手段５による測定値に基づいて、圧送ポンプ３からの吐出量を制御する制御手段６と、を備えている。この構成により、ろ過装置２のフィルタ２１の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプ３からの吐出量を適宜設定することができる。この結果、本実施の形態に係る水処理装置１は、従来よりも、ろ過装置２（フィルタ２１）の寿命を延ばすことができ、また、ろ過装置２（フィルタ２１）によるろ過精度を向上させることができ、しかも、圧送ポンプ３を駆動させる消費電力も低減させることができ、ひいては水処理に係るランニングコストを大幅に削減することができるものである。

１水処理装置，２ろ過装置，３圧送ポンプ，４電磁バルブ，５圧力測定手段，６制御手段，１２上流側配管，１３下流側配管，１４上流側副配管，１５下流側副配管，１８流入口，１９流出口，２８圧力センサ，３４弾性部材

Claims

原水をろ過装置によって処理して処理水を得る水処理装置であって、
原水を、上流側配管を介して前記ろ過装置内に圧送する圧送ポンプと、
前記ろ過装置の流出口から延びる下流側配管に設けられるバルブと、
前記圧送ポンプと前記ろ過装置との間の前記上流側配管に連通すると共に、前記ろ過装置の流出口と前記バルブとの間の前記下流側配管に連通して、当該上流側配管内の原水と当該下流側配管内の処理水との間の圧力差を測定する圧力測定手段と、
一定時間の間隔で前記バルブの開度を絞り、前記バルブを絞った状態で測定された前記圧力測定手段による測定値に基づいて、前記圧送ポンプからの吐出量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段には、予め、前記圧力測定手段からの測定値に対する前記圧送ポンプの吐出量の関係が記憶されており、この関係に基づいて、前記圧力測定手段からの測定値に対する前記圧送ポンプからの吐出量が選定されることを特徴とする水処理装置。
前記圧力測定手段は、前記上流側配管内の原水と前記下流側配管内の処理水との間の圧力差により弾性変形する弾性部材と、該弾性部材からの押圧力を検出する圧力センサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。