JPS6154297A - 純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は純水製造装置に係り、特に超純水製造に好適な
装置に関する。

〔発明の背景〕

純水装置は水道水などの原料水から不純物を高度に除去
して純水を得る一次純水部と、この一次純水の純度をさ
らに向上して使用点１で送水する二次純水部とで構成さ
れる。純水は純水装置から使用点まで配管で送水される
。送水の流れが停止すると、配管中で細菌が増殖しやす
くなった広配管からの溶出物の影響などで純水の比抵抗
値が急激に低下する。このため、送水を開始しても純水
の純度の改組に時間を要するなど問題がある。

しだがって二次純水部は常に水を循環させる必要があり
、循環水を一部戻すための貯水タンクが必要である。現
状の装置では貯水タンクの容量は使川魚での純水の使用
量が多少変動しても貯水タンクの水切れを起さないよう
大型にするか、ちるいは貯水タンクを設けず純水装置自
体を大形に虻、水使用の最大水量に合わせた能力のもの
にする。

このため、装置の設置面積、設備費など不経済になって
いる。

純水装置は適正に管理しても運転時間が長くなると細菌
の発生が増加するので定期的に殺菌、洗浄する必要があ
る。このため必要な薬液の量も貯水タンクの大きさや設
備の大きさに従って多くなり、使用薬品の後処理もそれ
だけ多くの工数を必要とするなど欠点がある。

また貯水タンクの寸法も大きいため装置全体を一つのパ
ッケージ圧納めると、パッケージ外形が大形化し、パッ
ケージ容積内の利用効率が悪い。

このため一次純水部、貯水タンク、二次純水部を別々に
製作し、ユーザーの現地据付場所でこれらを配管接続す
るので据付工事が面倒な欠点があった０ 〔発明の目的〕 本発明は従来技術の問題点に鑑み、／Ｊ・形の純水装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

循環水用の貯水タンクの容量な従来の装置より大巾に小
形化するため、一次純水部、二次純水部にある各々のポ
ンプをマイクロコンピュータで制御する。つｇ、純水の
使用量を検出し、定格以上の使用量に対し貯水タンクの
水位との関連で、一次純水部の加圧ポンプの運転を制御
し、二次純水部の循環ポンプの容量を制御して、貯水タ
ンクの水切れを起さないようにする。このように制御す
れば貯水タンクの小形が計れ、純水製造装量全体を１つ
のパッケージ内に収容でき、パッケージ容積内の利用効
率も向上できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１必により説明する。水道
水等の原料水が受水管１よυ供給される。

一次純水部はプレフィルタ２．加圧ポンプ３．逆浸透膜
などのろ過膜４．イオン交換器５等で構成さ％これらを
配管で接続し、原料水から不純物を高度に除去し、純水
を製造する。出来た純水は貯水タンク６に貯水する。二
次純水部は循環ポンプ７、紫外線水殺菌器８．イオン交
換器９．最終フィルタ１０等で構成され、一次純水を殺
菌し、イオン交換器で水の比抵抗値を上げて使用点２０
へ送水する。貯水タンクには水位検出器１１．１２があ
り、この水位検出器１ｔ、１２は加圧ポンプ乙のＯＮ、
ＯＦＦ制御信号と貯水タンク６の水切れを検知し循環ポ
ンプ７を減速又は停止させる信号を出力する。最終フィ
ルタ１０の出口側送水管２１には圧力検出器１５、流量
検出器１４があり、送）出し圧力と流量を検出するよう
になっている。

上記の各検出器１３．１４から出される信号はマイクロ
コンピュータを有する演算装置１５に送り込まれ、適切
な運転条件を判断し、加圧ポンプ３および循環ポンプ７
の運転制御装置１６．１７を制御する。

このように構成した純水装置は、第２図および第３図に
示すようにパッケージ内に収納して用いる０ 第２図は部品配置を示すパッケージの正面図、第３図は
第２囚の平面図である。ここで、第１図と同一符号は同
一部品を表すものである。加圧ポンプ３および循環ポン
プ７を制御装ｆｉｔ１６１１７で制御することにより、
貯水タンク６の小形化が計れ、１つのパッケージＰ内に
収納したものである。貯水タンク６の上部空間には制御
装置１６゜１７および演算装置１６を収納した制御箱２
３が配置されている。このような構成にすれば、パッケ
ージＰの小形化が計れると共に、パッケージＰまず純水
製造装置に供給された原料水はプレフィルタ２で粗いゴ
ミを除いた後加圧ポンプ３で加圧され、逆浸透膜などで
出来たろ過膜４へ送ら九ここで微粒子、細菌、イオンの
一部を除去する。

つぎにイオン交換器５で残りのイオン物質を除去して純
水となる。この純水は貯水タンク６に貯められる。貯水
タンク６の水位が満水位になると液面検出器１１により
検知され加圧ポンプ３は停止する。純水が使用され貯水
タンク６の水位が下がると液面検出器１２の信号によυ
加圧ポンプ３がＭ動し、再び貯水タンク６へ貯水を開始
する。

使用点２０へは循環ポンプ７の運転により送水されるが
、出口側送水管２１の圧力を圧力検出器１３で検出し、
この検出圧力が一定になるように循環ポンプ７の回転数
を制御装置１７により制御する。ここで一次純水部の処
理能力は純水製造装置の定格造水量よりやや太き目にな
るよう選定する。このように選定すれば、定格造水量以
上で純水が使用されている間は貯水タンク６の水切れを
生じることはない。また、使用点２０での水の使用量の
変動が犬きく、一時的に定格造水量以上の水が使用され
る場合は貯水タンク６の容量に制限があるため次のよう
に制御して貯水タンク６の水切れを防止する。すなわち
、流量検出器１４で定格流量以上の流量を検出し、これ
が一定時間以上持続したときは、流量に応じて循環ポン
プ７０回転数を下げ、定格流量以内になるようにする。

一定時間後再び不米の送シ出し圧カ一定制御に戻る。

これらの制御は公知のマイクロコンピュータなどの演算
装置１５で行なう。

なお実施例中、１８は圧力検出器で、加圧ポンプ７の空
運転防止のための保護用である。１９は電磁弁で純水装
置の運転を停止したときに原料水をしゃ断するためのも
のである。また２１は貯水タンク６内空気が出入りする
ための呼吸孔に取り付けた塵埃防止用フィルターである
。

本実施例によれば一定時間以内であれば貯水タンク６の
水切れを起すことなく定格以上の水量を使用することが
出来るので装置全体を小形にすることが出来、設備費、
保守費ともに経済的効果大である。

つぎに、貯水タンク６に関し、第１の具体例を説明する
。

従来の貯水タンク６は第４囚に示すように、上部に呼吸
口２４を設けている。この呼吸口２４には大気中の塵埃
や細菌などが貯水タンク６内へ侵入しないようにフィル
ター２５を設けている。しかし、このフィルター２５は
目づま夛がじゃすぐ、フィルター２５の交換、点検保守
が面倒な欠点があった。更に貯水タンク６内へ大気中の
炭酸ガスが侵入し、純水の比抵抗が低下するのを防止す
るため、不活性ガス２６　（例えば窒素など）を常時貯
水タンク６内へ補給しなげればならなかった。

ここで、２７はガス封入管、２８はガス調節弁、１１は
水位検出器である。

そこで、本具体例では、貯水タンク６内の純水の液面の
上下によって外気が貯水タンク６内へ全く侵入しない構
成を提供することにある。

第５図はこの第１の具体例を示す貯水タンク６の断面口
である。

ここで、本具体例では貯水タンク６の内部と連通ずる気
体留め２９を設けたことにある。この気体留め２９と貯
水タンク６とは連通管３０で接続され、外気と遮断され
る。２７はガス給排気管、２８はガス排気用制御弁、３
２はガス補給用制御弁、３３は圧力検出器である。

つぎに、貯水タンク６の動作を説明する。

貯水タンク６内の水位は水位検出器１１で検知され、満
水位３１で給水が停止し、減水位３２で給水が開始され
る。貯水タンク６内は水位の変化によって気体留め２９
よシガスが補給あるいは吸入される。

貯水タンク６内のガスは純水に溶解して減少した広逆に
純水に溶解したガスが析出して増加したりする。したが
って、貯水タンク６内の圧力は外気圧力に比べて負ある
いは正となる。この圧力差を圧力検出器３３により検出
し、制御装置（図示せず）により制御弁３２を開いて気
体を補給あるいは制御弁２８を開いて排気することによ
り常に気体の量を一定忙保つようＫしている。

気体留め２９は例えばプラスチックやゴム等の伸縮自在
の弾性体のもので作られる。

補給用の気体は例えば窒素ガスを用い、ボンベ等（図示
せず）から供給する。

本具体例によれば貯水タンク６の水位の上下による呼吸
作用で外部から塵埃などが侵入することは無いので貯水
された純水は常々高純度の状態で保たれる。

使用する不活性ガスも水に浴けて減少する分を補給する
だけなので消費量が少なく、運転経費、保守期間ともに
従来技術の品に比べすぐれた製品を提供することが出来
るＯ つぎに、第２の具体例について以下説明する。

特に高純度の純水を得る装置では、陰、陽画イオン交換
器脂を混合して同一の塔に装填する混床式と呼ばれる方
式が各〈とられろ。イオン交換樹脂のイオン交換能力が
低下した場合は樹脂を再生処理するが、陰、陽画樹脂の
比重の差を利用して上下に分け、−万を別の容器に分げ
ろなどして分離した後、それぞれ再生剤で処理する。（
特公昭４３−１１０９１．実公昭３９−５７５６）従来
技術においては １、樹脂な別のイオン交換器へ移送する場合、隙。

陽両イオン交換樹脂の境目を目視により確認しながら行
なう必要があり、どうしても人間が介在するため全自動
化の最大のネックとなっている０ ２、現在、実際に行なわれている全自動再生方式を第６
図に示す。すなわち陰イオン交換樹月イ４および陽イオ
ン交換樹脂３５は比重の差により上下に分かれ、この状
態で同一イオン交換器５内においてそれぞれ再生剤で処
理するものでおる。しかし、このような従来の方法では
再生処理の際、両層に分けた境界付近の陰および陽イオ
ン交換樹脂３．ｉ、３５は両方の再生液（ＮａＯＨ。

Ｈｃｔ）にさらされて再生不良となり再生効率を悪くす
る。

といったような欠点があった。

そこで、第２の具体例の目的は再生効率に優れ、かつ全
自動再生処理が可能なイオン交換樹脂によるイオン交換
樹脂再生装置を提供する。

第７図および第８図はイオン交換樹脂再生装置を示す。

第７図において、イオンの交換能力が減退した樹脂を再
生するには−イオン交換器５．５′内の陰および陽両イ
オン交換樹脂３４．３５を、その比重差を利用して、重
い陽イオン交換樹脂３５は下層へまた軽い陰イオン交換
樹脂３４は上層へ両者を分離する。このとき陰、陽イオ
ン交換樹脂３４．３５の中間の比重を有する物質３６を
若干混入させておくことによりあたかも３層に分離した
状態になる。

この物質３６には陰、陽両イオン交換樹脂３４゜３５と
明らかに異なる色をつげておくとよい。

つぎに、下方の樹脂移送管３７により、イオン交換器５
内の陽イオン交換樹脂３５を他方のイオン交換器５′へ
移送する。なお図示を省略したが、これには例えばポン
プが付設され、上記移送が行なわれる。しかるのち前記
他方のイオン交換器５′内上方にある陰イオン交換樹脂
３４を上方の樹脂移送管３８によりイオン交換器５へ移
送すれば、第８図に示すように陽イオン交換樹脂３５は
すべてイオン交換器５′へまた陰イオン交換樹脂３４は
すべてイオン交換器５へそれぞれ別個に分けられる。こ
のとき、物質の色を色識別センサー３９により検知し、
図示しない樹脂移送ポンプを停止することにより、確実
に陰、陽両イオン交換樹脂３ａ、３５を別々のイオン交
換器５．５′に完全分離することができる。

樹脂移送ポンプは陰イオン交換樹脂用と陽イオン交換樹
脂用を同時に運転することもできる。

この方がより短時間に樹脂の分離が可能となる。

このように分別されたイオン交換樹脂３４．５５をそれ
ぞれ常法に従って再生するものであるが、本具体例では
陰、陽両イオン交換樹脂３４．３５が自動的に、かつ完
全に別個のイオン交換器５゜５′に収容されているので
陰・陽イオン交換ａｔ脂３４゜３５の全部が均一に再生
されるから再生効率が極めて高く、イオン交換樹脂３４
．３５をロスすることがなく経済的である。また、移送
ポンプをセンサー３９により自動運転、停止ができるか
ら、樹脂移送状態を監視するだめの人手は全く不要とな
る。

次に再生後の装置の動作について説明する。再生後、樹
脂移送ポンプを陰イオン交換樹脂３４用、陽イオン交換
樹脂５５用ともに同時に運転し、イオン交換器５．５′
内の陰、陽イオン交換樹脂３４゜３５の量が交換前と同
じ状態に戻ったことを色識別センサー３９により検知し
、樹脂移送ポンプを停止する。

その後、混合用配管ＩｉＯより、弁ル１．ル２を開いて
空気を挿入し、イオン交換器５．５１の下部よりバッフ
ルさせて陰、陽両イオン交換樹脂３４゜３５を、ｔ’ｔ
ｉキし、充分に混合して使用状態となす。

このように構成したイオン交換樹脂再生装置は、ひとつ
の塔内に陰、陽両イオン交換樹脂３４．３５が完全に混
合されて収容され、処理すべ１原水を原水導入管４３よ
り弁Ａｄ、４５を開いてそれぞれのイオン交換器５．５
′上部に導入し、イオン交換器５．５′の下部より採水
管ａ６．ａ７を経て採シ出せば、いわゆる混床式純水装
置の特徴が発揮され、純水が得られる。

尚、本具体例の変形として次のようなことも考えられる
。

■　物質３６の位置を検出するのに、色識別センサー３
９をあげたが、例えば物質３６の材質として磁気に反応
するようなものを用いれば、センサー３９は磁気センサ
ーでも良い。

■　イオン交換器５は２個の場合について説明したが、
少なくとも２個以上偶数個のイオン交換器を有するもの
であればよい０ 〔発明の効果〕 本発明によれば、純水装置の一次純水貯水タンクを小形
にすることが出来るので設置場所の有効利用、設備費の
軽減などの経済効果など多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す純水製造装置のフロー−
１第２図は本発明の実施例を示す純水製造装置の正面図
、第３図は第２図の平面図、第４図、第５図は貯水タン
クの断面図、第６図、第７図、第８図はイオン交換樹脂
再生装置図である。 １は受水管、２はプレフィルタ、３は加圧ポンプ。４は
ろ過膜、５はイオン交換器、６は貯水タンク、７は循環
ポンプ、８は紫外紛殺菌器、９はイオン交換器、１０は
最終フィルタ、１１は水位検出器、１２は水位検出器、
１３は圧力検出器、１４は流量検出器、１５は演算装置
、１６は運転制御装置、１７は運転制御装置、１８は圧
力スイッチ、１９は電磁弁、２０は使用点、２１はフィ
ルター −Ｆ１１・ ＄２［２：１ 茶　３　図 阜４　図 １．５　凹 第６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主要部品として加圧ポンプ、ろ過膜、イオン交換器
   よりなる一次純水製造部、一次純水の貯水タンク、循環
   ポンプ、殺菌灯、イオン交換器よりなる二次純水製造部
   より構成される純水製造装置において、主要部品全体を
   １つのパッケージに内蔵したことを特徴とする純水製造
   装置。 ２、前記一次純水の貯水タンクの容量を定格増水能力の
   １０分間程度運転できる容量にしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の純水製造装置。 ３、前記加圧ポンプは前記一次純水の貯水タンクの水位
   によりＯＮ、ＯＦＦ制御し、前記循環ポンプは使用点へ
   の送水圧力が一定になるよう容量制御するとともに、定
   格水量以上の純水の消費が一定時間以上持続する場合は
   前記加圧ポンプを連続運転とし、かつ、消費水量の減少
   に応じて循環ポンプの容量制御範囲を一定時間小容量側
   にずらすよう制御を行ない、これらの制御をマイクロコ
   ンピュータで行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の純水製造装置。