JPH09271770A - カートリッジ式純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン交換樹脂の塩分吸着量を測定できる経
済的な機構を備えたカートリッジ式純水製造装置を提供
する。 【解決手段】 本純水製造装置は、設定時間毎に原水及
び純水の電気伝導率をそれぞれ測定する原水電気伝導率
計３２及び純水電気伝導率計２０と、原水又は純水の流
量を設定時間毎に測定する流量計３６と、演算装置３８
とを備えている。演算装置３８は、原水電気伝導率計３
２及び純水電気伝導率計２０によって設定時間毎にそれ
ぞれ測定した原水及び純水の電気伝導率を求め、電気伝
導率と塩分濃度との相関関係に従って電気伝導率に基づ
き原水及び純水の塩分濃度を求め、更に原水と純水との
塩濃度の差を算出する。次いで、演算装置３８は、設定
時間毎に算出した塩濃度の差と、設定時間毎に流量計３
４で測定した流量とを乗算して、各設定時間毎の積を求
め、かつ積の各値を積算して積算値、即ちイオン交換樹
脂に吸着された塩分量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カートリッジ式純
水製造装置に関し、更に詳細にはカートリッジに充填し
たイオン交換樹脂に吸着した塩分量を算出できるカート
リッジ式純水製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】少量の純水を必要とする実験室、工場等
には、通常、イオン交換樹脂の再生装置を付設した純水
製造装置に代えて、予め外部で再生された活性の高いイ
オン交換樹脂を収容しているカートリッジで、純水製造
に使用されて活性が低下した、すなわち不純物イオンの
貫流点に達したイオン交換樹脂を収容しているカートリ
ッジを取り替えるようにした、小型のカートリッジ式純
水製造装置が使用されている。従来のカートリッジ式純
水製造装置１０（以下、簡単に純水製造装置１０と言
う）は、図４に示すように、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹
脂とＯＨ形強塩基性陰イオン交換樹脂とを混合してなる
イオン交換樹脂１２を充填したボンベ状カートリッジ１
４と、原水中の異物を除去する入口側フィルター１６
と、万が一ボンベ状カートリッジから異物が流出して純
水中に漏出するのを防止するための出口側フィルター１
８と、純水の電気伝導率を測定するために出口側に取り
付けられた純水電気伝導率計２０とを備えている。入口
側フィルター１６、出口側フィルター１８及び電気伝導
率計２０は、それらとカートリッジ１４とを接続する原
水配管２２、純水配管２４と共に一体的な構造になって
いて、カートリッジ１４の頭部でカートリッジ１４から
取り外し自在になっている。

【０００３】ところで、カートリッジに充填されたイオ
ン交換樹脂には、その単位体積当たり吸着できる塩分量
（イオン量）が定まっていて、それ以上の塩分量を吸着
することはできない。その塩分量は、一般に、イオン交
換容量と称される。換言すれば、イオン交換樹脂の塩分
吸着量が、イオン交換容量に近づくと、原水中の塩分を
除去することができなくなって急激に純水中の塩分量が
増大する。そこで、上述の純水製造装置１０では、純水
電気伝導率計２０によって測定した流出純水の電気伝導
率により、純水の塩分濃度の適、不適を判断している。
そして、測定した電気伝導率が予め設定した上限電気伝
導率を超えた時点で、カートリッジ１４に充填されてい
るイオン交換樹脂が、イオン交換容量に近い塩分量を既
に吸着したために、イオン交換活性が低下したものと判
断し、使用中のカートリッジ１４を予め外部で再生され
た活性の高いイオン交換樹脂を充填した別のカートリッ
ジと交換している。

【０００４】活性の低下したイオン交換樹脂を収容して
いるカートリッジは、活性の低下したイオン交換樹脂を
再生して再度使用するためにイオン交換樹脂の再生処理
場に移送され、そこで薬品処理により再生してイオン交
換樹脂の活性を回復させている。そして、活性の回復し
たイオン交換樹脂は、カートリッジに充填されて、再び
元の使用場所に戻される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カートリッ
ジ式純水製造装置の使用者とイオン交換樹脂の再生処理
を行う者とは、一般に、別人であるので、予想より早期
にカートリッジを交換せざるを得なくなったとき、純水
製造装置の使用者とイオン交換樹脂の再生する者との間
で、イオン交換樹脂の再生処理の良、不良について問題
になることがある。イオン交換樹脂を早期に交換せざる
を得なくなった原因には、種々のことが考えられる。先
ず、第１には、イオン交換樹脂の再生処理が不適切なこ
とに因るものである。イオン交換樹脂の再生処理が適切
であれば、活性が回復したイオン交換樹脂は、所定量の
塩分を吸着することができるが、再生処理が不適切であ
ると、イオン交換能力が十分に回復せず、そのために吸
着できる塩分量が減少する。その結果、所定量の純水を
製造できる前に、イオン交換樹脂の活性が低下し、カー
トリッジを交換せざるを得なくなる。第２には、原水と
して使用する水道水、工業用水等の用水の塩分濃度が変
動し、原水中の塩分濃度が所定より高くなると、製造す
る純水の単位体積当たりに除去すべき塩分量が増大する
ので、製造できる純水の量が減少する。特に、降雨量の
少ない渇水期には、一時的に塩分濃度が電気伝導率で３
００μS ／cm位に著しく増大することがあるので、通常
時の塩分濃度（電気伝導率で１５０μS ／cm位）に比
べ、製造できる純水の量が半分程度にまで減少する。第
３には、イオン交換樹脂の再生が適切で、塩分濃度が所
定濃度であったとしても、純水の使用量が通常時に比べ
て異常に多かった場合には、所定量の塩分量を吸着する
までの時間が短くなるので、イオン交換樹脂の使用可能
期間が短くなる。

【０００６】しかし、上述した従来の純水製造装置で
は、カートリッジの早期交換の原因を確定することがで
きないので、原因が使用者側にあるのか、再生処理業者
側にあるのかで、トラブルになり易かった。これは、従
来の純水製造装置がイオン交換樹脂の塩分吸着量を測定
できる機構を備えていないので、イオン交換樹脂が所定
量の塩分を吸着したのかどうか判断できないことにその
原因がある。そこで、イオン交換樹脂の塩分吸着量を算
出できる機構を備えたカートリッジ式純水製造装置が要
望されているが、カートリッジ式純水製造装置は、一般
に、少量の純水を製造する場合に使用される廉価な装置
であるから、イオン交換樹脂の塩分吸着量を算出できる
機構も廉価な機構であることが望ましい。以上の事情か
ら、本発明の目的は、イオン交換樹脂の塩分吸着量を測
定できる経済的な機構を備えたカートリッジ式純水製造
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、原水及び純
水の塩分濃度は、水の塩分濃度とその水の電気伝導率と
の間で定まる一定の相関関係、例えば図５に示すような
相関関係に従って電気伝導率の測定値に基づいて容易に
算出することができることを前提に、単位経過時間内に
イオン交換樹脂に吸着された塩分量は、その単位経過時
間内に流入した原水と流出した純水との間の塩分濃度と
の差と、単位経過時間内に流入した原水量（又は流出し
た純水量）との積に等しいことに着眼した。そして、イ
オン交換樹脂の全使用経過時間にわたりその積を積算す
ると、イオン交換樹脂に吸着された塩分量を求めること
ができることを見い出した。

【０００８】また、実用的には、（１）塩分濃度の変化
の小さい範囲で、塩分濃度と電気伝導率とはほぼ一次関
数の直線関係（塩分濃度をＹ、電気伝導率をＸとする
と、Ｙ＝ＫＸの関係、但しＫは定数である）にあるの
で、原水と純水の塩分濃度の差と、単位経過時間に流入
した原水量（又は流出した純水量）との積は、実用的に
は、電気伝導率の差と流入した原水量（又は流出した純
水量）との積で代替し得ること、（２）純水の塩分濃度
が原水に比べて極めて低いことを考慮すると、原水と純
水の塩分濃度の差は、原水の塩分濃度で代替しても実用
的に差し支えないこと、更には、（３）原水の電気伝導
率で代替しても差し支えないことを見い出した。

【０００９】上記目的を達成するために、以上の知見に
基づき、本発明に係るカートリッジ式純水製造装置は、
予め再生済の活性の高いイオン交換樹脂を収容している
カートリッジで、使用されて活性が低下したイオン交換
樹脂を収容しているカートリッジを取り替えるようにし
たカートリッジ式純水製造装置において、カートリッジ
に流入する原水の電気伝導率を設定時間毎に測定する原
水電気伝導率計と、原水又は純水の流量を設定時間毎に
測定する流量計と、原水電気伝導率計で測定した原水電
気伝導率と流量計で測定した流量との積を設定時間毎に
求め、かつ設定時間毎の積の各値を積算して積算値を算
出する演算装置とを備えることを特徴としている。

【００１０】本発明で言う塩分とは、原水中に溶解して
いる塩の陽イオン、例えばＮａ⁺ 、Ｃａ²⁺、Ｍｇ²⁺等、
及び、陰イオン、例えばＣｌ^- 、ＳＯ₄ ^2- 等を言い、通
常はＮａ⁺ 及びＣｌ^- がその大部分を占めているので、
電気伝導率で塩分濃度を表す場合には、Ｎａ⁺ Ｃｌ^- で
代表できる。設定時間は、任意であって、例えば３０
秒、或いは１０分ないし１時間であっても良い。流量計
は、瞬間の流量を測定する流量計でも、設定時間内の積
算流量を測定できる積算型流量計でも良い。瞬間の流量
を測定する流量計の場合には、演算装置は流量計で測定
した瞬間流量に設定時間を乗じて設定時間内の積算流量
を求める。演算装置に加えて、演算装置で算出した積算
量を表示する表示装置を設けてもよい。演算装置及び表
示装置には、既知の装置を使用できる。尚、演算装置及
び表示装置には、リセット装置を設けて演算及び表示の
初期設定、例えばゼロ設定ができるようにする。以上の
構成により、一のカートリッジに対する原水の流入開始
後の全経過時間にわたり、設定時間毎の積の各値を演算
装置により積算し、イオン交換樹脂に吸着された塩分量
に対応する指標値を求めることができる。

【００１１】また、イオン交換樹脂の塩分吸着量自体を
測定し、表示するためには、演算装置が、電気伝導率と
塩分濃度との相関関係に従って原水電気伝導率に基づく
原水塩分濃度を算出し、次いで算出した原水塩分濃度と
流量との積を設定時間毎に求め、かつ設定時間毎の積の
各値を積算して積算値を算出するようにする。演算装置
に記憶させる電気伝導率と塩分濃度との相関関係は、塩
分濃度と電気伝導率とを規定する関係式でも良く、また
グラフを構成する数値座標列でも良い。

【００１２】演算装置で求める積算値をより一層厳密に
イオン交換樹脂の塩分吸着量に対応させるには、更に、
製造した純水の電気伝導率を測定する純水電気伝導率計
を備え、演算装置が、原水電気伝導率計で測定した原水
電気伝導率と純水電気伝導率計で測定した純水電気伝導
率の差を算出し、次いで電気伝導率の差と流量との積を
設定時間毎に求め、かつ設定時間毎の積の各値を積算し
て積算値を算出するようにする。また、イオン交換樹脂
の塩分吸着量自体をより厳密に算出するためには、演算
装置が、電気伝導率と塩分濃度との相関関係に従って原
水電気伝導率及び純水電気伝導率に基づく原水塩分濃度
及び純水塩分濃度をそれぞれ算出し、次いで原水塩分濃
度と純水塩分濃度の差と流量との積を設定時間毎に求
め、かつ設定時間毎の積の各値を積算して積算値を算出
するようにする。また、好適な実施態様では、演算装置
で求めた積算値を表示する表示装置を設ける。必要なら
ば、純水電気伝導率が設定値を超えた旨の警報、積算値
が設定値を超えた旨の警報を出すようにしても良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施例１ 本実施例のカートリッジ式純水製造装置３０（以下、純
水製造装置３０と言う）は、本発明に係るカートリッジ
式純水製造装置の実施例の一つであって、通水開始時の
不適格水（通水の初期に一時的に流出する水質の悪い
水）を排水するための切り換え弁を備えた装置である。
純水製造装置３０は、図１に示すように、図４に示した
従来の純水製造装置１０の構成に加えて、原水の電気伝
導率を測定する原水電気伝導率計３２と、排水切り換え
用の三方電磁弁３４と、三方電磁弁３４の下流に設けら
れて、純水の積算流量を測定する水車型の積算流量計３
６と、原水電気伝導率計３２、純水電気伝導率計２０及
び積算流量計３６から測定値がそれぞれ入力され、入力
された測定値に基づいて演算する演算装置３８と、演算
装置３８に接続され、測定値及び演算値を表示する表示
装置４０とを備えている。本実施例では、演算装置３８
と表示装置４０とは、一つのパッケージとして、例えば
図２に示すようなハウジング４２に収容されている。更
に、ハウジング４２は、原水電気伝導率計３２、純水電
気伝導率計２０、三方電磁弁３４及び積算流量計３６、
原水配管２２、純水配管２４と共に一体的にカートリッ
ジ１４の頭部に取り付け、取り外しできるようになって
いる。

【００１４】演算装置３８は、原水電気伝導率計３２及
び純水電気伝導率計２０によって設定時間毎にそれぞれ
測定した原水及び純水の電気伝導率に基づき、電気伝導
率と塩分濃度との相関関係に従って原水及び純水の塩分
濃度を求め、更に原水と純水の塩分濃度の差を算出す
る。次いで、演算装置３８は、設定時間毎に算出した塩
分濃度の差と、設定時間毎に積算流量計３６で測定した
積算流量との積を求め、かつ設定時間毎の積の各値を積
算して積算値、即ちイオン交換樹脂に吸着された塩分量
を算出する。表示装置４０の表示面４４には、図２に示
すように原水電気伝導率計３２及び純水電気伝導率計２
０によって設定時間毎にそれぞれ測定した原水及び純水
の電気伝導率を示すデジタル目盛り４６、４８、並び
に、測定開始後の全経過時間中にイオン交換樹脂に吸着
された塩分量を表示するデジタル目盛り５０が設けてあ
る。

【００１５】また、表示装置４０の表示面４４には、ロ
ック用の鍵を備えたリセットスイッチ５２が設けてあ
り、表示面４４の前記塩分量を表示するデジタル目盛り
５０及び積算流量計３６等の必要な計器のゼロ設定を行
うことができる。また、ブザーにより又は警告灯の点滅
光により警報を発する警報装置（図示せず）が表示面４
４に設けられていて、純水電気伝導率が設定値を超えた
時にはその旨の警報及びイオン交換樹脂に吸着した塩分
量が設定値を超えた時にはその旨の警報をそれぞれ発す
るようになっている。三方電磁弁３４は、純水電気伝導
率計２０で測定した純水の電気伝導率が設定値以下にな
ると、演算装置３８からの指令に基づき排水側の弁が閉
鎖され、純水を採水する側に弁が開放され、一方、純水
の電気伝導率が設定値以上になると排水側の弁が開放さ
れ、純水を排水側に流出させて廃棄するように動作す
る。

【００１６】以上の構成により、本実施例の純水製造装
置３０は、原水流入開始後にイオン交換樹脂１２に吸着
した塩分量の全量を正確に測定できるので、カートリッ
ジ１４の取り替えについて従来生じていたようなトラブ
ルが生じない。なお、上記実施例では積算流量計３６を
三方電磁弁３４の下流側に設けたが、積算流量計３６を
三方電磁弁３４の上流側に設けてもよく、このような構
成とした方がカートリッジ１４内のイオン交換樹脂１２
に吸着された塩分量をより正確に測定することができ
る。

【００１７】実施例２ 本実施例のカートリッジ式純水製造装置６０（以下、純
水製造装置６０と言う）は、本発明に係るカートリッジ
式純水製造装置の実施例の一つであって、通水開始時の
不適格水を排水する機構を備えていない。本実施例の純
水製造装置６０の構成及び機能は、図３に示すように、
通水開始時の不適格水を排水するための三方電磁弁３４
が設けられてないこと、及び、流量計３６が原水配管２
２に設けられていることを除いて、実施例１の純水製造
装置３０の構成及び機能と同じである。本実施例では、
流量計３４が原水側に設けてあって、水道水等の原水中
に通常含まれている遊離塩素により殺菌されるので、流
量計３４内で微生物が繁殖しないという利点がある。

【００１８】改変例１ 実施例１及び実施例２の純水製造装置３０、６０の演算
装置３８において、塩分濃度の差と流量との積を求める
代わりに、以下のようにすることもできる。それは、原
水電気伝導率計３２及び純水電気伝導率計２０で測定し
た原水と純水の電気伝導率の差を設定時間毎に求め、次
いで設定時間毎の電気伝導率の差と、設定時間毎に積算
流量計３６で測定した積算流量との積を算出し、かつ設
定時間毎の積の各値を積算して積算値、即ちイオン交換
樹脂に吸着された塩分量に対応する指標値を算出する。

【００１９】改変例２ 実施例１及び実施例２の純水製造装置３０、６０の演算
装置３８において、塩分濃度の差を経過時間毎に求める
代わりに、純水の塩分濃度が極めて低いことを考慮する
と、実用的には、設定時間毎に原水の電気伝導率より求
めた塩分濃度を設定時間毎の塩分濃度の差とすることも
できる。

【００２０】改変例３ 改変例１の演算装置３８において、原水と純水の電気伝
導率の差を求める代わりに、純水の電気伝導率が極めて
低いことを考慮すると、実用的には、原水の電気伝導率
を電気伝導率の差とすることもできる。尚、実施例１と
２及び改変例１から３において、入口側フィルター１
６、出口側フィルター１８は、必ずしも設ける必要はな
い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、電気伝導率計で測定し
た電気伝導率と流量計で測定した流量とを乗算して、設
定時間毎の積を求め、かつ各積の値を積算して積算値を
算出する演算装置を設けることにより、イオン交換樹脂
に吸着された塩分量を正確に算出することができる。し
かも、演算装置を含めて既知の簡単な機構で本発明を構
成することができるので、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカートリッジ式純水製造装置の実
施例１の構成を示す模式図である。

【図２】表示面の構成を示す模式図である。

【図３】本発明に係るカートリッジ式純水製造装置の実
施例２の構成を示す模式図である。

【図４】従来のカートリッジ式純水製造装置の構成を示
す模式図である。

【図５】塩分濃度と電気伝導率との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０ 従来のカートリッジ式純水製造装置 １２ イオン交換樹脂 １４ カートリッジ １６ 入口側フィルター １８ 出口側フィルター ２０ 純水電気伝導率計 ３０ 本発明に係るカートリッジ式純水製造装置の実施
例１ ３２ 原水電気伝導率計 ３４ 三方電磁弁 ３６ 積算流量計 ３８ 演算装置 ４０ 表示装置 ４２ ハウジング ４４ 表示面 ４６、４８、５０ デジタル目盛り ５２ リセットスイッチ ６０ 本発明に係るカートリッジ式純水製造装置の実施
例２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め再生済の活性の高いイオン交換樹脂
   を収容しているカートリッジで、使用されて活性が低下
   したイオン交換樹脂を収容しているカートリッジを取り
   替えるようにしたカートリッジ式純水製造装置におい
   て、 カートリッジに流入する原水の電気伝導率を設定時間毎
   に測定する原水電気伝導率計と、 原水又は純水の流量を設定時間毎に測定する流量計と、 原水電気伝導率計で測定した原水電気伝導率と流量計で
   測定した流量との積を設定時間毎に求め、かつ設定時間
   毎の積の各値を積算して積算値を算出する演算装置とを
   備えることを特徴とするカートリッジ式純水製造装置。
2. 【請求項２】 演算装置が、電気伝導率と塩分濃度との
   相関関係に従って原水電気伝導率に基づく原水塩分濃度
   を算出し、次いで算出した原水塩分濃度と流量との積を
   設定時間毎に求め、かつ設定時間毎の積の各値を積算し
   て積算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の
   カートリッジ式純水製造装置。
3. 【請求項３】 更に、製造した純水の電気伝導率を測定
   する純水電気伝導率計を備え、 演算装置が、原水電気伝導率計で測定した原水電気伝導
   率と純水電気伝導率計で測定した純水電気伝導率の差を
   算出し、次いで電気伝導率の差と流量との積を設定時間
   毎に求め、かつ設定時間毎の積の各値を積算して積算値
   を算出することを特徴とする請求項１に記載のカートリ
   ッジ式純水製造装置。
4. 【請求項４】 演算装置が、電気伝導率と塩分濃度との
   相関関係に従って原水電気伝導率及び純水電気伝導率に
   基づく原水塩分濃度及び純水塩分濃度をそれぞれ算出
   し、次いで原水塩分濃度と純水塩分濃度の差と流量との
   積を設定時間毎に求め、かつ設定時間毎の積の各値を積
   算して積算値を算出することを特徴とする請求項３に記
   載のカートリッジ式純水製造装置。
5. 【請求項５】 演算装置で求めた積算値を表示する表示
   装置を備えていることを特徴とする請求項１から４のう
   ちのいずれか１項に記載のカートリッジ式純水製造装
   置。