JPH06205943A - 膜分離法とそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給水性能に優れ操業コストの低い膜分離法お
よびそのための装置を提供する。 【構成】 加圧された原水の流れが、膜分離法を用い
て、純水の流れと一般的供給水の流れに分離される。原
水の流れは、時間的な通水量変化をうける。純水の流れ
の流量の、原水の流れの流量に対する比が、少なくとも
ほぼ一定に保たれるか、または、原水の流れからの一定
流量の部分流が、取り出され、純水の流れの流量の、原
水の部分流の流量に対する比が一定に保たれるように分
割される。この方法を実行するための装置は、たとえ
ば、純化された液体の流れの流量を制御するために設け
られる制御素子を備え、この制御素子は、生の液体の流
れの流量により制御可能である。本方法を実行する装置
は、純水のための少なくとも１つの容器を備えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、膜分離法、特に逆浸透
圧法すなわち超濾過法に関する。この方法において、加
圧水溶液（特に溶解不純物を含む水溶液）、特に原水の
流れが、純化された水溶液（特に純水）の流れと、より
純粋でない水溶液の流れに分けられる。前者は、液体の
純度についての比較的高度の要請に応じる目的のためで
あり、後者は、よい高度でない要請に応じるためのもの
（特に一般的供給水（servicewater））である。本発明
は、また、この方法を実行するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９２６年１２月９日に出願され１９３
１年９月２９日に発行された米国特許第１，８２５，６
３１号は、逆浸透法によりたとえば硬い水道水を軟化す
る方法と装置を開示する。純水は、容器内に集められ
る。容器が一杯になると、逆浸透が、種々の方法で、自
動的に完全に抑制される。１９６８年５月２４日に出願
され１９７１年１２月２８日に発行された米国特許第
３，６３０，３７８号によれば、ポンプにより供給され
る原水は、好ましくは逆浸透または電気透析により、純
化された（たとえば軟化すなわち除塩された）水溶液の
流れと、一般的供給水とに分離できる。２つの流れは、
それぞれ、容器に溜められ、必要に応じて個々の消費者
に供給される。この２つの容器は、原水のラインにも結
合される。もし生産された純水と一般的供給水の少なく
とも一方が容器から取り出されないならば、このライン
を介して、ポンプが、純水取出口または一般的供給水取
出口に面する容器側部から水を取り出し、この水を水処
理のために供給する。

【０００３】逆浸透ユニットの場合に出力ラインへの結
合（この結合はいつも容易に設置できるのではない）を
無くすために、１９７１年２月１７に出願され１９７３
年７月１７日に発行された米国特許第３，７４６，６４
０号は、同じ水供給システムの異なった点で膜モジュー
ルの２つの高圧結合を結合することを提案する。たとえ
ば、この高圧結合の１つは、冷水の水管への高圧結合で
あり、他の高圧結合は、温水供給部に給水する冷水ライ
ンへの高圧結合である。水管での水取り出しの場合、圧
力は他の水管に対して落ち、水は、膜モジュールを通
り、膜を介して、低圧側の水管に流れる。最も好ましい
場合、この操業モードでは、むだな水が生産されない。

【０００４】第２の変形では、膜モジュールの高圧側の
第２の結合は、空気クッション（空気室）を備えた容器
に結合され、まず第１に原水が、空気室の圧力が原水ラ
インの圧力に等しくなるまで、空気室に流れる。次に、
純水容器における圧力が原水容器における圧力に等しく
なるまで、原水ラインにおける圧力により、水が、半浸
透膜を通って純水容器にまで押される。もし水が原水ラ
インから取り出されるなら、原水ラインにおける圧力は
低下し、空気室のより高い圧力の結果、水は、空気室か
ら、膜の高圧側にそって逆に流れる。もし、いまや低圧
側となった空気室での圧力のために、原水ラインから水
がもはや取り出せないならば、水の流れが反対方向に流
れる。

【０００５】家庭の逆浸透純水化ユニットにおいて膜の
汚染を防止するために、１９７８年８月９日に出願され
１９８０年３月１８日に発行された米国特許第４，１９
３，８７２号によれば、原水供給部が原水入口と膜モジ
ュールの濃縮側出口とに結合されるので、半浸透膜は、
冷水がシンクの水栓から取り出されるごとに、自動的に
浄化される。しかし、半浸透膜は、また、一般的供給水
系にバルブを設けることにより清浄にできる。このバル
ブは、たとえば汚物処理ユニット（汚物破壊ユニット）
の作動開始と作動停止のために、手スイッチの操作ごと
に開放される。

【０００６】１９９０年３月２０日に出願され１９９１
年４月９日に発行された米国特許第５，００６，２３４
号の目的は、原水の部分的な流れを膜と通して導くこと
によりむだな水を避けることであり、この部分流は、膜
モジュールの高圧側への、原水ラインまたは一般的供給
水ラインに設けられた締め付け部の並行の結合から生じ
る。この部分流の大きさは、締め付け部を通る水流に実
質的に比例するので、膜を通って流れる純水の流れとと
もに変わり、したがって、２つの液体の流れは、相互に
比例しない。

【０００７】膜法により作動する比較的大きな純水化工
場、すなわち、時間当たり１００リットルを越え、通常
は数百リットルの規模の工場は、産業において使用され
ているとともに、病院や食堂で使用されている。これら
のプラントは、通常は、一定の出力で操業されている。
この場合、純水の流れの流量の原水の流れの流量に対す
る比を一定に保つことは容易である。この比は、水変換
因子（ＷＣＦ）ともいわれる。他方、中規模の、ほぼ１
０〜１００リットル／時間の純水を生産する純水化工
場、特には、１０リットル／時間までの小規模の工場
は、通常は、出力を変動して、水変換因子を変化して、
操業される（たとえば、米国特許第１．８２５，６３１
号、第３，７４６，６４０号、第５，００６，２３４号
参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この水の純化におい
て、水変換因子は、原水がよく利用されるように、でき
るだけ高くあるべきである。しかし、水変換因子は、原
水が濃くなることにより原水の不溶解成分で膜を被覆す
る結果として欠陥を生じない程度にのみ、高くできる。
原水の適当な前処理により、不溶解成分は、膜が汚染さ
れることなく水変換因子を高くできるように、改質でき
る。工場での時間当たり生産される純水の量が多いほ
ど、原水の費用とむだな水の費用が重要になる。もし数
立方メートルの純水が毎日要求されるならば、１０００
リットルの純水の生産のために、５００リットルのいわ
ゆる内部水消費または１００リットルのみの内部水消費
がむだな水として放出されるかは決定的である。大きな
工場では、内部水消費は、最大の単独のコスト因子にな
る。したがって、水の費用とむだな水の費用の増大の観
点から、１つだけの使用可能な流れとむだな水の流れを
用いる代わりに、原水の流れを２つの使用可能な流れ、
すなわち、異なった使用目的に適合させた性質を有する
２つの水流、に分けることが好ましい。

【０００９】原水の流れを２つの異なった使用可能な水
の流れに分けることは、比較的大きな要求量の場合に、
しばしば実施されている。この実施がされている場合
は、時間的に一定量の純水を生産する膜分離工場から
の、一般に圧力がないむだな水が、ポンプを用いて、ふ
たたび原水の圧力まで上昇され、原水の流れと混合され
る場合に限られる。工業複合体などにおいて消費される
大量の水のうち、ずっと少量で清浄な水が得られ、その
まま、または、さらに清浄にして、ボイラーへの供給の
ために、あるいは他の用途のために生産される。通常の
軟水の代わりに、市販のための操業において、２つの使
用可能な流れへの分離を用いて、膜分離プラントで得ら
れた清浄化された水が使用できる。

【００１０】小さい工場においては、比較的大きな水の
流れにおいて、よりよい品質の、少量の水の流れと、よ
り悪い品質の、多量の一般的供給水の流れとに分割する
ことが第１に要求され、水の原価と膜の交換の費用さ
え、決定的ではない。このため、工場は、しばしば、水
変換因子がある限界内で変化しても経済的に操業でき
る。これに対して、比較的大きな工場では、操業費用
は、水をできるだけ節約し、膜の有効性を維持すること
によってのみ最小にでき、この目的のため、最も好まし
い水変換因子が、より正確に維持されねばならない。最
適な水変換因子を用いてのみ、原水の流れが、最も経済
的なように２つの水の流れに分けられ、そのなかのより
純化された方の流れが、需要の大きな消費者グループに
よく適していて、より純粋でない方の流れが、需要の小
さい消費者グループに適している。もし２つの流れが個
々の要求に常には対応していないならば、むだな水の量
が、たとえ比較的ずっと少ないとしても、発生し、より
純水でない流れが、要求される量より多く生産される。

【００１１】従来の技術によれば、一定の水変換因子を
維持する目的は、一定の処理出力で操業される工場での
み達成された。これらの工場では、むだな水は、純粋な
水とともに、一般に、圧力がない形で生じる。むだな水
は、はじめ、加圧下で分離工場から取り出されるが、そ
の流れを制御するために大気圧に戻して絞り弁で調整さ
れる。純水は、貯蔵され、消費者の要求に応じてポンプ
で取り出され、むだな水は、原水に一般的供給水として
追加されるならば、同様にポンプで取り出されねばなら
ない。米国特許第５，００６，２３４号に記載された方
法では、一様な水変換因子が維持される。けれども、２
つの水の流れの変化するフィードバック変換の結果、分
離工場へ通る水がもはや一様な組成でないから、最適な
水変換因子は、この操業モードで時間的に変わる。

【００１２】本発明の目的は、給水性能に優れ操業費用
の低い膜分離法およびそのための装置を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
膜分離法、特に逆浸透法すなわち超濾過法では、溶解さ
れた物質を含む加圧された生の水性液の流れ（特に、原
水などの溶解された物質を含む水溶液の流れ）が、（液
体の純度についてのより高度の要請に応えるための）純
化された液体の流れ（特に純水の流れ）と、（より高度
でない要請に応えるための）より純粋でない液体の流れ
（特に一般的供給水）とに分割される。ここに、（ａ）
生の液体の流れが、時間的な通水量（through-flow）
の変化をこうむることがあり、純化された液体の流れの
流量の生の液体の流れの流量に対する比がほぼ一定に維
持され、または、（ｂ） 時間的な通水量の変化をこう
むる生の水性液の流れから、一定の流量の部分流が取り
出され、分割され、純化された液体の流れの流量の生の
液体の部分流の流量に対する比が一定に維持され、より
純粋でない液体の流れが、生の液体の流れよりわずかに
低い圧力で使用できる。

【００１４】本発明による方法は、小さなまたは中程度
の生産能力の膜分離工場に対して効果的であるだけでな
く、大きな生産能力の工場に対しても効果的である。原
水の節約とむだな水の量の減少だけでなく、膜の寿命の
延長や、消費点への供給水としてのむだな水の配水のた
めのポンプの省略が、経済的効率のために決定的に重要
である。本発明による方法は、消費地域、たとえば１以
上の生活単位、の全消費点に供給する水栓のための流れ
から、純化された飲料水を得るために使用できる。ここ
に、水は、食品とは接触しない。この設備において、栓
から利用できる供給された水からは、小さな割合の純化
された飲料水が、逆浸透すなわち超濾過を用いて取り出
され、この割合の水は、水の品質について高度の要請を
する食品製造または他の目的のために使用できる。

【００１５】本発明によれば、純化された水の特定の一
定の流量は、利用可能な水と、ふたたび原水と混合され
た加圧されないむだな水とから、主に、取り出されるの
ではない。しかし、純水の流れは、流量が時間的に変動
する原水の流れに少なくともほぼ比例して、原水の流れ
から取り出され、同時に生産された一般的供給水が、原
水の圧力に対してわずかだけ小さい圧力で供給される。
または、実質的に一定の圧力であるが流量が変動する原
水から、一定流量の部分流が取り出され、この部分流
は、一定の純水の流れが取り出される膜分離工場を介し
て水路が開かれ、純水が取り出された原水は、ふたた
び、原水の主流と結合される。本発明の方法の２つの変
形において、水変換因子、すなわち、純化された水の流
量の、膜モジュールの高圧側で膜の前を流れる水の流量
に対する比は、ほぼ一定にとどまる。もし必要ならば、
原水は、膜分離の前に、部分的にまたは完全に軟化さ
れ、または、溶解しない物質の沈殿を防ぐために、適当
な物質、たとえば、ポリ燐酸塩で処理できる。

【００１６】原水の圧力と膜モジュールの高圧側を通る
一般的供給水の圧力との差のために、膜を通って水路が
開かれ、膜の高圧側圧力と純水の取出圧力との差のため
に、純水は、膜を通るように強制される。本発明の方法
の第１の変形では、純水の流れ出しが、一般に、純水放
出ラインにおける制御素子すなわち可変流れ抵抗または
流れ調節器により制御される。この制御素子は、たとえ
ば、気圧、液体圧または電気で駆動される制御バルブで
ある。制御素子の制御のために、原水の流れの流量また
は一般的供給水の流れの流量が適当な信号に変換される
ので、非常に小さい流量では、純水は流れ出さないが、
より大きな流量では、純水の流れの流量の、原水の流れ
の流量に対する比（水変換量）は、すくなくともほぼ一
定である。

【００１７】好ましくは、原水の流れの背圧から生じる
力と所定位置で作用するばね力を用いて起動される制御
バルブを用いる。または、好ましくは、原水の流れ、特
に逆浸透モジュール、における流れ抵抗で生じる圧力差
により作動される気圧駆動部を備えた制御バルブを用い
る。しかし、原水の流量は、たとえば、液体容積計に結
合されたパルス発生器を用いて直接に記録でき、制御素
子を、特に純水の流れを取り出す容積計量（volumetric
ally）搬送ポンプを、制御するために使用される。ま
た、この制御素子は、さらに、第２の制御信号、特に純
水の需要に応じていることを示す信号、に依存して、純
水の流れの完全な遮断のために使用される。また、もし
一般的供給水取出しラインがほぼ同じ２次圧力の減圧バ
ルブを備え、ラインを介して純水取出し側に結合される
ならば、上記の制御素子も、好ましくは、減圧バルブで
ある。第２の制御信号は、この場合は不要である。制御
は、一般的供給水の取出しおよび／または純水の取出し
により生じる圧力変化により直接に、純水の流れの流量
の、原水の流量に対する比がほぼ一定に保たれるよう
に、起こる。

【００１８】もし、上記の一般的供給水に対する需要が
十分でないので、原水の流量が純水の需要を満たすのに
は、十分でないならば、一般的供給水の１部が、原水の
流れに戻され、又は、一般的供給水のための消費点、た
とえば洗濯計画が延長できる洗濯機、冷凍システム、魚
の池、装飾用池などにおいて、取り出し量が増加され
る。もし純水が貯蔵されるならば、この純水は、容器内
で、アルカリ化、イオン交換による軟化、殺菌、液体に
溶けた有機物質の分解、水添加物または水後処理財の計
量、冷却の中のいずれかの後処理を行うことができる。

【００１９】本発明による膜分離法を実施するための第
１の装置は、（ａ）生の液体の流れの流量により制御可
能であり、純化された液体の流れの流量を制御するため
に設けられる制御素子（特に、気圧、液圧または電気で
駆動される制御バルブ、または容量計測搬送ポンプ）を
備える。すなわち、この膜分離装置は、純化された液体
の流れの流量を制御するために設けられる制御素子を備
え、この制御素子は、生の液体の流れの流量により制御
可能である。または、本発明による膜分離法を実施する
ための第２の装置は、（ｂ）上記の生の液体またはより
純粋でない液体の流れのための供給ラインまたは放出ラ
イン（１）のバイパスライン（２）における膜モジュー
ル（４）の１次側に並行に取り付けられ、オーバーフロ
ー特性を備えた制御バルブ（３）と、もし必要ならば、
原水の流量およびその結果生じる膜モジュール（４）で
の圧力損失がプリセット値より低下するときに、膜モジ
ュールを通ってのまたは膜を通っての流れを完全に防止
するために、純化された液体の取り出しのためのライン
（１）に設けられるバルブ（６）またはライン（７）に
設けられるバルブ（８）とを備える。

【００２０】好ましくは、本発明の装置は、純化された
液体を貯蔵し、少なくとも１箇所の水栓点（洗濯機など
の、水栓が設けられる水の消費位置）に純化された液体
を供給する容器に備えることができる。すなわち、この
装置は、（ａ）大気に通じていて、オーバーフロー部
（１１）を備えた高レベル容器（９）と、少なくとも１
つの水栓点（１０）に導く、純化された液体の取り出し
のために設けられるライン（図２参照）、または、
（ｂ）あらかじめ加圧された気体クッションを備えた閉
じた容器と、少なくとも１つの水栓点に導く、純化され
た液体の取り出しのために設けられるライン、を備え
る。

【００２１】また、好ましくは、この装置は、閉じた容
器（９'）と、この容器（９'）を生の液体のための供給
ライン（１）に結合するライン（１２）に設けられた減
圧バルブ（１３）を備え、この減圧バルブ（１３）を調
節して、容器（９'）における圧力が第１のプリセット
値より低くなったときに、生の液体を容器（９'）に流
し、容器（９'）における圧力が第２の、より高いプリ
セット値より高くなったときに、容器（９'）に結合さ
れるオーバーフロー装置（１４）、特にオーバーフロー
ラインを開放する（図３参照）。

【００２２】好ましくは、本発明に係る装置は、さら
に、純化された液体を生の液体から分離するための、中
空管（４０）で案内される可動分離板（４４）を備えた
容器（９"）を備え、上記の分離板（４４）は、中空管
（４０）に対しても容器（９"）の壁に対しても強く接
触せず、上記の容器は、さらに、純化された液体の完全
な取り出しを示すために、中空管で案内するための可動
分離板（４４）の案内スリーブ（４５）の上に配置した
接触部（４６）を備える（図４参照）。

【００２３】もし、純化された液体が、消費点にさらに
送られるのに十分な圧力下で分離工場から取り出せない
ならば、その圧力はポンプで増加できる。好ましくは、
本発明による装置は、純化された液体を容器（９"'）に
加圧下で導入し、この容器が純化された液体で満たされ
たときに、純化された液体を生の液体の供給ラインに搬
送するための容積測定搬送ポンプ（５１）を備える（図
５参照）。しかし、本発明に係る装置が、純化された液
体のための交互に使用される２つの容器（９ａ、９ｂ）
を備えることもできる。このとき、さらに、１本のライ
ン（１２）が用いられ、このライン（１２）は、生の液
体のための上記の供給ライン（１）に結合され、１つの
容器（９ａまたは９ｂ）から純化された液体を移動し、
上記の少なくとも１つの水栓点（１０）に搬送する（図
６参照）。

【００２４】好ましくは、本発明に係る装置は、さら
に、（ａ）第２の減圧バルブ（１３ｂ）が取り付けられ
た第１ライン（７）を介して、膜モジュール（４）の２
次側に結合される閉じた容器（９'）、および、純化さ
れた液体を取り出すための少なくとも１つの水栓点（１
０）、（ｂ）より純粋でない液体を取り出す上記の供給
ライン（１）を、上記の容器（９'）に、純化された液
体のための供給ラインと反対の側で結合する第２ライン
（１２）、および（ｃ）容器（９'）への第２ライン
（１２）の、流れの方向で上流側の１点で、より純粋で
ない液体のための取り出しライン（１）に取り付けら
れ、純化された液体を取り出す第２ライン（１２）での
第２の減圧バルブ（１３ｂ）とほぼ同じ２次圧力にセッ
トされる第１の減圧バルブ（１３ａ）を備える。

【００２５】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。ここに、同じ参照番号は、同じ物を
さす。図１において、ライン１は、原水を膜モジュール
４に供給し、一般的供給水を膜モジュール４から放出す
る。バイパスライン２は、ライン１の原水供給側をライ
ン１の一般的供給水放出側に結合する。バイパスライン
２に設けられる、オーバーフロー特性を備えたバルブ３
は、時間的に変動する液体処理量にもかかわらず、ほぼ
一定の圧力差を生じる装置であり、膜モジュール４の１
次側に並列に配置される。（圧力差計５により測定でき
る）圧力差が一定であるので、一定の割合の原水の流れ
が、膜モジュール４を通って流れ、取出しライン７から
流れ出す一定の純水の流れを生じる。したがって、もし
要求される量の純水の生産に必要なよりも多くの原水が
利用できるならば、この装置は適している。

【００２６】もし最大の許容可能な水変換因子（ＷＣ
Ｆ）（すなわち、純水の流れの流量の原水の流量に対す
る比）を越える程度に原水の流量が少なくなる可能性が
あるならば、バルブ６が膜モジュール４への原水供給ラ
イン１に取り付けられるか、または、バルブ（図示しな
い）が取出しライン７に設けられる。これは、圧力差計
５により測定される圧力差がもはや維持されない程度に
原水の流れが少なくなるときに、または、所望の値より
かなり少なくなるときに、膜を通る通水流（through-fl
ow）を防ぐためである。膜での沈殿は、こうして防止で
きる。１以上の水栓点で、定常的にかつ十分な圧力（少
なくとも１〜２ｍの水柱（column）の下で）、純水を使
用可能にすることが、しばしば要求される。純水と一般
的供給水の消費は、一般には、同時に並列には起こらな
いので、一定比の純水が、要求されるまで貯蔵されるべ
きである。もし原水が供給される圧力が、水が膜を通る
のに、さらに、生産された水を水栓点に運ぶのに十分で
あるならば、図２と図３に示された装置が、特に適して
いる。

【００２７】図２において、大気に通じた容器が用いら
れる。純水取出しライン７に取り付けられた制御バルブ
８は、純水の流れの流量の、原水の流れの流量に対する
比（ＷＣＦ）が少なくともほぼ一定になるように、圧力
差計５により制御される。もし制御バルブ８を通っての
自由な通過が圧力差に直接に比例するならば、この条件
は、比較的小さい規模や平均的規模の工場について十分
満たされる。この場合、処理量に比例する信号に圧力差
を変換することも、閉じた制御ループでの通水流の制御
も、必要でない。小規模の工場での開放ループ制御は、
十分に正確にその目的を果たすが、純水の流れの流量の
原水の流量に対する水変換因子を閉ループ制御を用いて
一定に保つ実際の通水流閉ループ制御は、一般に、比較
的大規模の工場および／または原水の圧力が大きく変わ
る工場に対してだけ適当である。純水は、取出しライン
７を通って、換気されるすなわち大気に通じるオーバー
フロー部１１を備えた高レベル容器９の中に輸送され、
純水は、そこから、より低い位置の水栓点１０で、必要
なときに、取出しできる。

【００２８】制御バルブ８は、原水の流れと一般的供給
水の流れとの間の圧力差によって制御できるだけでな
く、高レベル容器９内の充填レベルに依存しても制御で
きる。このため、上記の制御バルブ８は、容器９での純
水のレベルがオーバーフローレベルより少しだけ低いと
きに、閉じられ、純水のレベルがオーバーフローレベル
からある程度下に位置しているときにのみ、ふたたび圧
力差によって制御できる。この制御バルブ８の２重処理
（overriding）は、水の損失が避けられることを可能に
する。もし高レベル容器９の建立のために純水の水栓点
１０の上に十分な空間がないならば、あらかじめ加圧さ
れた空気クッションを備えた閉じた容器を設けることが
できる。このとき、制御バルブ８の２重処理は、図２に
示すように、容器内の圧力に依存して応用可能であると
ころで、高レベル容器９の充填レベルに依存して生じ
る。

【００２９】図３は、純水の流量の原水の流量に対する
比（水変換因子）が図２に示されるように制御される特
に好ましい装置を示す。閉じられた容器９'が用いられ
る。純水は、取り出しライン７と制御バルブ８を介し
て、結合される閉じられた容器９'に流れ、減圧弁１３
を取り付けたライン１２を介して、ライン１の原水供給
側に流れる。減圧弁１３は、容器９'での圧力が所定の
値（たとえば５ｍの水柱（column）より下がるとき原水
がライン１２を介して容器９'に流れるように設置され
る。もし、水栓点１０で消費されるよりも多くの純水
が、取り出しライン７と制御バルブ８を介して容器９'
に流れ込んで来たために容器９'の圧力が上がるなら
ば、ライン１２に取り付けられたオーバーフロー装置す
なわち圧力維持装置（図３にオーバーフローライン１４
として示される）が開き、容器９'になお存在する原水
が、オーバーフロー装置を介して流れ出し、容器９'
に、純水が満たされる。

【００３０】この装置は、水が水栓点１０で常に使用可
能であるので、特に好ましい。もし容器９'が純水を全
く含まないならば、少なくとも原水が、ライン１２と減
圧弁１３を介して、容器９'の中に導かれ、容器９'から
水栓点１０に導かれる。必要ならば、水栓点１０での容
器９'の放出は、伝導度測定を用いて信号として送ら
れ、および／または、水栓点１０での水の供給は、防止
できる。減圧弁１３は、次のことを行うどんな装置でも
よい。容器９'の特定の圧力で、原水の通水流をライン
１２をとおって容器９'に放出し、もし容器９'の圧力が
この圧力値を越えるならば原水の流れを防止する。同じ
ことが、オーバーフロー装置すなわち圧力維持装置につ
いてもいえる。

【００３１】容器９'における純水と原水は、しばしば
実際に使用されるように、相互に水が浸透しない膜を介
して交互に分離できる。しかし、もし純水部分が空であ
っても原水は供給されないので、供給の信頼性のささい
ではない長所が、この場合に失われる。さらに、この効
果は、そのような膜において本来生じる損傷、破裂、漏
れ、感染などの故障のために、飲料水の貯蔵のためにほ
とんど正当化されない。他方、もし純水が、たとえば研
究所での使用などのように技術的に要求の厳しい目的の
ために貯蔵されるのならば、水が浸透しない膜の使用は
適当である。

【００３２】図４は、図３による装置において好ましく
は使用されるような容器９"を示す。容器９"は、好まし
くは円筒状であり、中空中心管４０上で案内される可動
分離板４４を含み、この可動分離板４４は、不浸透性の
中心分離素子４３を備える。中空中心管４０は、次に、
純水または原水を供給または放出のために供給するライ
ン７、１２に結合される。中空中心管４０は、原水また
は純水の一様な流れ込みを起こすための半径方向に分布
した開口４１、４２を備える。中空管４０は、ただ１つ
の特に効果的な開発物である。液体供給ラインと放出ラ
インは、また、独立の結合器をとおって案内できる。分
離板４４は、実質的に、容器９"の全断面を覆うが、し
かし、中空中心管４０と容器９"の壁とに対して固く接
触することはない。容器９"が全く純水を含まないとき
は、分離板４４は、頂部に接触する。もし分離板４４が
たとえば可撓性のポリエチレンからなるならば、分離板
４４はある程度変形可能である。少なくとも原水が容器
９"から取り出せる。

【００３３】容器９"の別の長所は、電気接触部を用い
て、容器９"内の液体の放出を信号として送出できるこ
とである。この電気接触部は、たとえば、容器９"のカ
バーの中の２個の電気伝導性高所部４６と、分離板４４
の案内スリーブ４５の上の電気伝導性リングからなり、
電気伝導性リングが、分離板４４が図４に示される端の
位置に上昇して、高所部４６と接するときに電気回路を
閉じる。こうして、容器９"内の液体の放出を検知でき
る。また、次の操作も、これにより制御できる。案内ス
リーブ４５の形状を適当にすることにより、容器９"か
らの液体の取り出しは、容器９"が純水をもはや貯蔵し
ていないとき、部分的に絞ることができる。こうして、
容器９”が空になったことが、水栓点１０で示される。
案内スリーブ４５が純水取出開口４２を越えて動くと
き、純水取り出しにおける流れ抵抗は増加する。この結
果、水栓点１０での流れが減少し、および／または、取
り出し圧力が減少し、容器９"が純水をもはや含まない
という信号が送られる。

【００３４】もし原水の圧力が純水を生産し、分配す
る、すなわち加圧下で水栓点１０に運ぶのにもはや十分
でなくなると、図５に示される装置が適当である。容量
計測を用いた搬送ポンプ５１は、流れ変換器５０により
制御される。流れ変換器５０は、たとえば、水メータに
結合されたパルス発生器であり、ライン１を通っての一
定量の原水の通過のたびに、パルスをポンプ５１の駆動
部に送り、ポンプ５１は、各パルスに対して、膜モジュ
ール４から所定量の純水を、ライン７を通って取り出
す。こうして、純水の流れの流量の、原水の流れの流量
に対する比（水変換因子）は、一定である。

【００３５】しかし、ポンプ５１は、また、図２と図３
に示される制御バルブ８の制御と同様に制御できる。図
３で用いられたのと同じ容器９'、特に図４に示された
のと同じ容器９"が使用できる。図４に示されたのと同
じ容器を用いる場合、ライン１２における減圧弁は、絶
対的には必要ではなく、オーバーフローライン１４も存
在する必要がない。原水は、ライン１２を通って流れる
原水の圧力の下で、容器９"'から水栓点１０へ流れ、容
器９"'が純水で満たされたとき、余った純水は、ライン
１２を通って原水ライン１に戻り、要求されるならば、
ライン１２から容器９"'へふたたび戻る。非常に小規模
の、たとえば１リットル／時間の純水工場に対して、ラ
イン１２は、もし直径が拡大されるならば、容器として
も使用できる。

【００３６】図５による装置は、数リットル／時間まで
の非常に小規模のプラントに対して特に都合がよい。流
れ変換器５０が膜モジュール４への原水供給ライン１に
取り付けられ、容量計測を用いた搬送ポンプ５１が、純
水取り出しライン７に取り付けられる。水処理のために
しばしば使用される既知の計量装置は、容積に依存して
制御され、流れ変換器５０と搬送ポンプ５１との組み合
わせは、この計量装置に特に適している。この容量計測
搬送ポンプ５１は、純化された液体を容器９"'に加圧下
で導入し、この容器が純化された液体で満たされたとき
に、純化された液体を生の液体の供給ラインに搬送す
る。この場合、膜モジュール４からの純水の取り出し
は、純水を大気圧に戻す装置を介して実行され、フロー
ト（float）型の流れトラップと類似して、フロートに
より起動される出力バルブを備える。こうして、時間的
に一定という条件は、計量装置のために存在する。

【００３７】図６は、２個の容器９ａ、９ｂを備えた装
置を示す。これらの容器９ａ、９ｂは、交互に作動さ
れ、これらを用いて純水は、純水の水栓点１０で、ライ
ン１２を介して、減圧の下で、または、原水の全圧の下
で、連続的に利用可能になる。またこの場合、図３にお
けるのと同じ容器が、特に図４に示されるのと同じ容器
が、使用できる。後者の場合、完全に放出された容器、
たとえば９ａ、から純水で満たされた容器９ｂへの切替
は、図４について説明されたように、電気的接触部４６
により制御できる。

【００３８】バルブ６０〜６７は、２つのグループに分
けることができる。グループＡは、容器９ａが放出さ
れ、容器９ｂが満たされるときに閉じられるバルブ６
０、６３、６５、６６であり、グループＢは、容器９ｂ
が放出され、容器９ａが満たされるときに閉じられるバ
ルブ６１、６２、６４、６７である。この２グループ
は、機械的、電気的、気圧、液圧で作動される駆動部を
備え２位置のみを有する多通路バルブに組み合わせるこ
とができる。すなわち、グループＡのバルブが閉じられ
グループＢのバルブが開かれるか、または、その逆であ
る。多通路バルブを１つの位置から他方の位置へまたは
その逆に切り替える多通路バルブの駆動部は、図４に関
連して説明されたように、電気接触部４６により制御で
きる。

【００３９】生産されるよりも消費される水のほうが多
い状態が長い間続くために上記の切替処理があまりに早
く続いて起こるならば、比（水変換因子）が増加してい
るはずであることを示す信号が発生できるか、または、
比が既に最大の許容可能値に達したならば、原水の流れ
の流量が増加されるか、または、純水の取り出しが減少
されねばならないことを示す信号が発生できる。

【００４０】図７に示す装置は、原水の流れが、膜分離
工場を操業するのに十分な圧力差で２つの液体の流れを
分配するのに要求されるよりもずっと高い圧力の下にあ
るならば、特に適している。並列の相互に適合された２
個の減圧弁１３ａ、１３ｂが備えられる。減圧バルブ１
３ａは、膜モジュール４の下流で一般的供給水ライン１
に取り付けられ、減圧バルブ１３ｂは、純水取り出しラ
イン７に取り付けられる。両減圧バルブ１３ａ、１３ｂ
は、少なくともほぼ同じ２次側圧力で設置される。一般
的供給水と純水は、実質的にこの圧力の下で取り出され
る。一般的供給水取り出しライン１を容器９'に、純水
供給ラインに対向する側で結合するライン１２は、純水
の流れの流量の、原水の流れ流量に対する比（水変換因
子）をすべての状況の下で少なくともほぼ一定に保つと
いう効果がある。もし一般的供給水も純水も取り出され
ないならば、両減バルブ１３ａ、１３ｂは閉じられる。
もし一般的供給水が取り出されるのならば、両減圧バル
ブ１３ａ、１３ｂは開放される。こうして、水は、直接
に、減圧バルブ１３ａを介して一般的供給水として消費
者に流れるか、または、純水として減圧バルブ１３ｂを
介して流れる。これにより、容器９'から一般的供給水
を移動し、ライン１２を介して消費者に送る。純水が水
栓点１０で取り出されるときも、両減圧バルブ１３ａ、
１３ｂは開く。次に、純水は、ライン７と減圧バルブ１
３ｂを介して水栓点１０に直接に流れる、また、容器
９'から、一般的供給水によりライン１２を介して強制
される。もし純水と一般的供給水が同時に取り出される
ならば、水は、２つの取り出し流量の比に依存して、ラ
イン１２を通って１方向にまたは他方の方向に流れ、容
器９'は、純水で満たされるか、空にされる。もし容器
が純水だけを含むならば、純水は、ライン１２を経て一
般的供給水ライン１の中に流れ、一般的供給水と組合わ
されて、原水の量に対応した量を与える。

【００４１】図７による装置は、もし希望されるなら
ば、図１について説明されたように、バイパスライン
（図示しない）も備える。このバイパスラインは、ライ
ン１の原水供給側を、ライン１の一般的供給水供給側
に、流れの方向に減圧バルブ１３ａの上流にある１点で
結合する。

【００４２】もし純水が貯蔵されるならば、この純水
は、容器内で、アルカリ化、イオン交換による軟化、殺
菌、液体に溶けた有機物質の分解、水添加物または水後
処理財の計量、冷却の中のいずれかの後処理を行える。 純水のアルカリ化： この目的のため、容器は、たとえ
ば炭酸カルシウム（特に大理石またはドロマイトの形
の）などの微粒子アルカリ化剤の層を備える。 イオン交換による純水の軟化： この目的のため、容器
は、再生可能な適当なイオン交換剤の層を備える。この
イオン交換剤は、所定の数の容器充填の後で、または、
所定の数の純水の量の通過の後で塩化ナトリウム溶液を
用いて公知の再生装置で、再生される。 純水の殺菌： この目的のため、容器は、たとえば銀含
有プラスチック材料、銀含有水晶のじゃりなどの殺菌剤
の層を備える。 純粋に溶解した有機物質の殺菌と分解： この目的のた
め、紫外線照射装置が、容器、供給ライン、または、放
出ラインに取り付けられる。 フッ化物、ポリ燐酸塩、オゾン、塩素調剤、炭酸などの
水添加物または水後処理剤の計量： この目的のため、
計量された物質を容器の純水の上流に添加するための計
量装置が、備えられ、よりよい水との混合および／また
はより長い水との接触を確実にする。 純水の冷却： この目的のために、冷凍機の冷却素子ま
たは冷却コイルが、容器内に設置され、または、容器の
外に取り付けられる。

【００４３】

【発明の効果】本発明により、原水の節約とむだな水の
量の減少がはかれる。さらに、膜分離用の膜の寿命が延
長できる。このため、操業費用が低下できる。また、消
費点への供給水としてのむだな水の配水のためのポンプ
が、従来は必要であったが、本発明により省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 貯蔵装置なしの本発明による装置の図であ
る。

【図２】 大気に通じた貯蔵装置を備えた本発明による
装置の図である。

【図３】 閉じた貯蔵装置を備えた本発明による装置の
図である。

【図４】 本発明による装置のための貯蔵装置の図であ
る。

【図５】 貯蔵装置を備えた本発明による装置の図であ
る。

【図６】 ２つの交互に使用される貯蔵装置を備えた本
発明による装置の図である。

【図７】 並列の相互に適合された２個の減圧弁を備え
た本発明による装置の図である。

【符号の説明】

１…供給ライン、放出ライン、 ２…バイパスライン、
３…制御バルブ、４…膜モジュール、 ５…流れ変換
器、 ６…バルブ、７…取り出しライン、８…バルブ、
９…高レベル容器、 ９'…閉じた容器、９"…円筒容
器、 ９"'…容器、 ９ａ、９ｂ…容器、１０…取り出
し点（水栓点、消費点）、 １１…オーバーフロー部、 １２…結合ライン、１３、
１３ａ、１３ｂ…減圧バルブ、１４…オーバーフロー装
置、 ４０…中空管、 ４４…可動分離板、４５…案内
スリーブ、 ４６…接触点、 ５１…容積計量搬送ポン
プ。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解された物質を含む加圧された生の水
   性液の流れが、純化された液体の流れと、より純粋でな
   い液体の流れとに分割される膜分離法において、 （ａ） 生の水性液の流れが、時間的な通水量の変化を
   こうむり、純化された液体の流れの流量の生の液体の流
   れの流量に対する比が少なくともほぼ一定に維持され、
   または、 （ｂ） 時間的な通水量の変化をこうむる生の水性液の
   流れから、一定の流量の部分流が取り出され、分割さ
   れ、純化された液体の流れの流量の生の液体の部分流の
   流量に対する比が一定に維持され、 より純粋でない液体の流れが、生の液体の流れよりわず
   かに低い圧力で使用できる膜分離法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された方法が、部分的に
   または完全に軟化された水性液体の流れから、および／
   または、溶解度の小さい物質の沈殿を防ぐ物質で処理さ
   れ、溶解物質を含む水性液体の流れから開始する方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載された方法にお
   いて、 上記の純化された液体の流れの流量が、上記の生の液体
   の流れの流量により制御される制御素子により制御され
   る方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載された方法において、 上記の生の液体の流れにおいて流れの中に取り付けられ
   た流れ抵抗で起こる背圧すなわち圧力損失が、上記の純
   化された液体の流れの流量を制御する制御素子を起動す
   るために使用される方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載された方法において、 上記の生の液体の流量が、液体容積計に直接に記録さ
   れ、制御素子を制御するために使用される方法。
6. 【請求項６】 請求項３から請求項５までのいずれか１
   項に記載された方法において、 上記の制御素子は、第２の制御信号に依存して、純化さ
   れた液体の流れの完全な遮断のために使用される方法。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載された方法において、 上記のより純粋でない液体に対する需要が十分でないの
   で、原水の流量が純化された液体の需要を満たすのには
   十分でないときに、 （ａ）上記のより純粋でない液体の１部が、原水の流れ
   に戻され、又は、 （ｂ）上記のより純粋でない液体のための消費地点であ
   って、より多くの消費が可能な地点において、取り出し
   量が増加される方法。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７までのいずれか１
   項に記載された方法において、 純化された液体が貯蔵され、この純化された液体を、容
   器内で、アルカリ化、イオン交換による軟化、殺菌、液
   体に溶けた有機物質の分解、水添加物または水後処理財
   の計量、冷却の中のいずれかの後処理を行う方法。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８までのいずれか１
   項に記載された方法を実施するための装置であって、 （ａ）生の液体の流れの流量により制御可能であり、純
   化された液体の流れの流量を制御するために設けられる
   制御素子、または、 （ｂ）上記の生の液体またはより純粋でない液体の流れ
   のための供給ラインまたは放出ラインのバイパスライン
   において膜モジュールの１次側に並行に取り付けられる
   制御バルブと、もし必要ならば、生の液体の流量および
   その結果生じる膜モジュールでの圧力損失がプリセット
   値より低下するときに、膜モジュールを通ってのまたは
   膜を通っての通水流を完全に防止するために、純化され
   た液体の取り出しのための供給ラインに設けられるバル
   ブまたはラインに設けられるバルブを備える装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載された装置であって、
    さらに、 （ａ）大気に通じていて、オーバーフロー部を備えた高
    レベル容器と、少なくとも１つの水栓点に導く、純化さ
    れた液体の取り出しのために設けられるライン、または （ｂ）あらかじめ加圧された気体クッションを備えた閉
    じた容器と、少なくとも１つの水栓点に導く、純化され
    た液体の取り出しのために設けられるラインを備える装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載された装置であって、
    さらに、 閉じた容器と、この容器を生の液体のための供給ライン
    に結合するラインにおける減圧バルブとを備え、 この減圧バルブは、容器における圧力が第１のプリセッ
    ト値より低くなったときに、生の液体を容器に供給し、
    容器における圧力が第２の、より高いプリセット値より
    高くなったときに、容器に結合されるオーバーフロー装
    置を開放する装置。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載された装置であって、 さらに、純化された液体を生の液体から分離するため
    の、中空管で案内される可動分離板を備えた容器を備
    え、上記の分離板は、中空管に対しても容器の壁に対し
    ても強く接触せず、上記の容器は、さらに、純化された
    液体の完全な取り出しを示すための、中空管で案内する
    ための可動分離板の案内スリーブの上に配置した接触部
    を備える装置。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載された装置であって、 さらに、純化された液体を容器に加圧下で導入し、この
    容器が純化された液体で満たされたときに、純化された
    液体を生の液体の供給ラインに搬送するための容積測定
    搬送ポンプを備える装置。
14. 【請求項１４】 請求項９に記載された装置であって、 さらに、純化された液体のための交互に使用される２つ
    の容器と、１本のラインを備え、このラインは、生の液
    体のための上記の供給ラインに結合され、１つの容器か
    ら純化された液体を移動し、上記の少なくとも１つの水
    栓点に搬送する装置。
15. 【請求項１５】 請求項９に記載された装置であって、
    さらに、 （ａ）第２の減圧バルブが取り付けられた第１ラインを
    介して、膜モジュールの２次側に結合される、閉じた容
    器、および、純化された液体を取り出すための少なくと
    も１つの水栓点、 （ｂ）より純粋でない液体のための上記の供給ライン
    を、上記の容器に、純化された液体のための供給ライン
    と反対の側で結合する第２ライン、および （ｃ）容器への第２ラインの、流れの方向での上流側の
    １点で、より純粋でない液体のための上記の供給ライン
    に取り付けられ、純化された液体を取り出す第１ライン
    に設けられる第２の減圧バルブと少なくともほぼ同じ２
    次圧力にセットされる第１の減圧バルブを備える装置。