WO2013089126A1 - 浄水装置及び浄水装置管理システム - Google Patents

浄水装置及び浄水装置管理システム Download PDF

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勤 桂
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株式会社エコファースト
橋本　秀昭
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    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a water purifier for obtaining purified water such as drinking water from raw water such as seawater, river water, lake water, rain water, and well water, and more particularly to a water purifier that can accurately predict clogging of a filter. Is.
  • Patent Document 1 As such a water purifier, as disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3, a prefilter (or pretreatment filter) for removing impurities having a relatively large particle diameter, salinity in seawater, and the like And a main filter (or reverse osmotic pressure filter) for removing impurities having a small particle size.
  • a prefilter or pretreatment filter
  • main filter or reverse osmotic pressure filter
  • a relatively inexpensive filter using activated carbon or the like is used as a prefilter for preventing clogging
  • an expensive reverse osmosis membrane or ultrafiltration membrane is used as a main filter.
  • Both filters are clogged with impurities due to use and the water purification function deteriorates, so it is necessary to replace them appropriately. Therefore, it is possible to protect the main filter by accurately grasping the clogging state of the prefilter, predicting the replacement time, and appropriately performing the replacement work, thus reducing the running cost of the entire device. Can do.
  • Patent Document 1 In order to grasp the occurrence of such clogging of the prefilter, in Patent Document 1, the usage time of the filter is set corresponding to the turbidity of the raw water. Moreover, in patent document 2, the fall of the operating current of the pressurization pump for feeding water from a pre filter to a main filter is detected and determined.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-228867 also has a technique for measuring clogging from the fact that the pressure difference between the two increases by measuring the inlet pressure and the outlet pressure of the filter.
  • the present invention accurately grasps the clogging state of the prefilter, predicts the replacement time of the prefilter, and replaces the prefilter at an appropriate time, thereby replacing the expensive main filter. It was made into the subject to provide the water purifier which can protect appropriately and can reduce the running cost of the whole apparatus.
  • a water purifier adds a prefilter for primarily purifying raw water, a main filter for further purifying the primary purified water, and primary purified water obtained by the prefilter to the main filter.
  • a prefilter for primarily purifying raw water
  • a main filter for further purifying the primary purified water
  • primary purified water obtained by the prefilter to the main filter.
  • It is equipped with a drive state detection unit and a data monitoring control unit connected to the drive state detection unit, and the data monitoring control unit monitors the data obtained by the drive state detection unit and grasps the clogging state of the prefilter. Or to be able to predict when to replace the prefilter.
  • the water purifier according to the present invention may connect the data monitoring control unit as needed without always connecting. In this way, a plurality of water purifiers can be monitored by one data monitoring control unit.
  • an identification mark such as a barcode attached to the pressure pump for identifying the individual and the data monitoring control unit are connected to read the identification mark. And a sign reading unit. If it does in this way, even when a plurality of water purifiers are installed, the pressurization pump which should collect and analyze data can be specified correctly.
  • the drive state detection unit is, for example, a current detection unit that detects fluctuations in the drive current of the pressure pump.
  • the water purifier management system includes a pre-filter that primarily purifies raw water, a main filter that further purifies the primary purified water, and a pressurization that pressurizes and feeds the primary purified water obtained by the pre-filter to the main filter.
  • a pump and a drive state detection unit for detecting at least a frequency component change of a drive state change of the pressurizing pump, which fluctuates according to a water pressure change necessary for supplying the primary purified water to the main filter.
  • a data collection unit that can be connected to the driving state detection unit to collect data is further provided, and the data collection unit can be connected to the data monitoring control unit so that the collected data can be transmitted to the data monitoring control unit. It may be. If it does in this way, also about the water purifier installed in the place where the communication line between the maintenance center is not prepared, it can monitor using a data collection part.
  • the clogged state of the pre-filter is grasped from the fluctuation of the driving state of the pressurizing pump, and the time when clogging is predicted is predicted. The time can be instructed to replace the prefilter, and the water purifier can be operated efficiently.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water purifier according to an embodiment of the present invention.
  • the water purifier includes a water inlet 2, a water pump 3, a prefilter 4, a pressure pump 5, a main filter 6, and a water purification outlet 7. , A waste water outlet 8 and a water pipe connecting them.
  • the water pump 3 and the pressure pump 5 each have a built-in motor and drive transmission unit.
  • a water supply pipe for supplying raw water W such as seawater, river water, well water, rainwater, etc. is connected from the intake port 2 to the water intake side of the water pump 3, and a water supply pipe to the prefilter 4 is connected to the discharge side of the water pump 3.
  • raw water W such as seawater, river water, well water, rainwater, etc.
  • the pre-filter 4 contains activated carbon that removes impurities having a relatively large particle size.
  • Two prefilters 4 are installed in parallel.
  • a water supply pipe from the water supply pump 3 is connected to the inlet side of the prefilter 4, and a water supply pipe to the pressurization pump 5 is connected to the outlet side.
  • a filter inlet pressure gauge 41 and a filter outlet pressure gauge 42 are installed in the inlet side water supply pipe and the outlet side water supply pipe, respectively.
  • a water supply pipe from the prefilter 4 is connected to the water absorption side of the pressurizing pump 5, and a water supply pipe to the main filter 6 is connected to the outlet side.
  • a current detection unit 51 is disposed on the power line of the motor portion of the pressurization pump 5 as a drive state detection unit that detects the drive state of the pressurization pump.
  • a control unit 53, a storage unit 54, and a data monitoring control unit 52 including a display unit 55 and a printing unit 56 as necessary are connected.
  • the main filter 6 has a built-in reverse osmosis membrane (Reverse® Osmosis® Membrane, RO membrane) that removes fine particles and salt.
  • Two main filters 6 are installed in parallel.
  • a water supply pipe from the pressurizing pump 5 is connected to a one-side chamber separated by a reverse osmosis membrane on the inlet side of the main filter 6.
  • a water supply pipe to the waste water outlet 8 is connected to the outlet side of the same one-side chamber of the main filter 6 as described above, and to the purified water outlet 7 to the outlet side of the opposite chamber separated by a reverse osmosis membrane.
  • the water pipe is connected.
  • the main filter 6 may incorporate an ultrafiltration membrane (Ultrafiltration® Membrane, UF membrane) that removes fine particles in place of the reverse osmosis membrane.
  • an ultrafiltration membrane functions well.
  • both the pre-filter 4 and the main filter 6 are installed in parallel in consideration of the amount of processing, but the present invention is not limited to this. Two or more of them are installed in parallel or in series. May be.
  • the water purifier 1 of the present invention may be mounted in a vehicle or the like and can be moved in addition to a form installed at a desired place.
  • the water pump 3 pumps raw water W such as seawater, river water, well water, rainwater, etc. using a water pipe and injects it into the prefilter 4.
  • the water pump 3 may be directly put into the raw water W for pumping.
  • the operation of the water supply pump 3 causes the raw water W to pass through the pre-filter 4, and at this time, the raw water W becomes primary purified water W ⁇ b> 1 by removing impurities having a relatively large particle size.
  • the pressurizing pump 5 pressurizes the primary purified water W1 from the prefilter 4 and feeds it into a one-sided chamber separated by a reverse osmosis membrane in the main filter 6.
  • the pressure of the primary purified water W1 to be equal to or higher than the osmotic pressure of the reverse osmosis membrane by the pressurization pump 5, the secondary side having a high degree of clarity in which impurities (for example, salt) are further removed in the opposite chamber separated by the osmosis membrane.
  • Purified water W2 can be obtained.
  • This secondary purified water W2 is guided to the purified water outlet 7. Further, although impurities remain in one side chamber of the main filter 6, since the impurities are appropriately drained together with water from the waste water outlet 8, the primary purified water W1 can be continuously injected.
  • the current during operation is detected by the current detector 51 provided in the power supply line to the motor built in the pressurizing pump 5.
  • the current detector 51 provided in the power supply line to the motor built in the pressurizing pump 5.
  • a fine change occurs in the water flow of the primary purified water W1 from the pre-filter 4 that should be sucked by the pressure pump 5.
  • the change in the water flow becomes a load fluctuation of the pressurization pump 5 and generates a noise component in the drive current of the pressurization pump 5.
  • the current waveform is close to a sine wave, but when clogging occurs, the harmonic component of the driving current varies due to the noise component generated in the driving current.
  • the measurement data regarding the current in the normal state without clogging at the time of factory shipment of the pressurizing pump 5 or at the time of local installation is stored in the storage unit 54 of the data monitoring control unit 52 in advance.
  • the measurement data of the detected current is compared with the measurement data in the normal state by the control unit 53 built in the data monitoring control unit 52. Furthermore, the degree of clogging of the prefilter 4 and the replacement time of the prefilter 4 can be predicted as compared with a state assumed in a clogged state.
  • FIG. 2 shows the ratio of the detected current to the reference frequency for each harmonic order, where the broken line A is normal (initially installed) and the broken line B is slightly clogged with the prefilter 4. The broken line C shows a state in which the clogging of the prefilter 4 has progressed.
  • the pre-filter 4 when the pre-filter 4 is clogged, fluctuation appears in the third harmonic, but depending on the condition, a change appears in other harmonics. 3)
  • the calculated value is compared with the history so far, and the health value (health degree) of the pre-filter is determined. For example, it can be determined that the broken line A in FIG. 2 is in a normal state, the broken line B is in a caution state, and the broken line C is in a dangerous state. 4) Compare the harmonic waveform included in the current directed to the motor of the pressurization pump with the returning harmonic waveform, and depending on the ratio of the harmonic order increasing or decreasing, the degradation site and degradation ( It is also possible to determine the degree of clogging).
  • the replacement time of the prefilter 4 is predicted from these calculated values and history information.
  • not only the target water purification apparatus but also past histories of other water purification apparatuses may be referred to.
  • the replacement time predicted by the control unit of the data monitoring control unit 52 is displayed on the display unit 55 incorporated in the data monitoring control unit 52.
  • a current detection unit 51 can be provided in the power supply line to the motor built in the water pump 3 to detect clogging of the prefilter 4, but the power supply line of the motor built in the pressurization pump 5 can be detected. It is desirable to provide it. The reason is that the load of the water pump 3 fluctuates depending on the degree of contamination of the raw water W sucked into the water pump 3, which may cause load fluctuation noise caused by clogging of the prefilter 4 to be detected. It is.
  • the data monitoring control unit 52 may be detachable, and the data monitoring control unit 52 may be electrically connected to the current detection unit 51 when monitoring the driving state of the pressure pump.
  • the current detection unit 51 may be a detector such as a current transformer provided in the power supply line, or may be the power supply line itself.
  • the data monitoring control unit 52 is connected to collect data, and when the current detection unit 51 is a power supply line itself, as shown in FIG. A probe 58 for detecting the power supply line current is connected.
  • the current detector 51 is electrically connected to the power line of the motor of the pressurizing pump 5 to detect the current.
  • the detected data is analyzed by the data monitoring controller 52, the degree of clogging of the prefilter 4 is grasped, and the replacement time of the prefilter 4 is predicted.
  • the pressure identification pump attached to the pressure pump 5 is read by the bar code reading unit 59, whereby the pressure pump It is also possible to extract the previous data relating to 5.
  • the individual identification mark is not limited to a bar code, but may be any mark that can be read by a reader.
  • a switching mechanism 91 that switches the water supply path toward the prefilter may be provided.
  • the drive current of the pressure pump 5 is detected and the clogging of the prefilter 4 is grasped.
  • the motor and drive system (belt, etc.) of the main filter 6 and the pressure pump 5 Even when there is an abnormality, the drive current of the pressurizing pump 5 is fluctuated and noise is generated, which is effective for early detection thereof.
  • the drive current of the motor of the pressurization pump 5 is detected in order to detect the change in the drive state of the pressurization pump 5. It is not limited to.
  • the drive voltage of the pressure pump 5 may be detected. This is because the drive voltage may vary.
  • the water pump 3 can be omitted when the raw water W is very close.
  • the raw water W may be fed from the pre-filter 4 to the main filter 6 only by the pressurizing pump 5.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a water purifier management system according to another embodiment of the present invention.
  • the water purifier management system includes a plurality of water purifiers 1a to 1n, data collection / storage / analysis / display, A maintenance center 9 is provided for executing operation instructions and the like.
  • These water purifiers 1a to 1n include a pre-filter that primarily purifies the raw water, a main filter that further purifies the primary purified water, and a pressure pump that pressurizes and feeds the primary purified water obtained by the pre-filter to the main filter.
  • Each of the water purifiers 1a to 1n is connected to the maintenance center 9 through a wired or wireless communication line.
  • the maintenance center 9 has a single data monitoring control unit 52 that centrally monitors the data of the water purifiers 1a to 1n, thereby accumulating, analyzing, and analyzing the collected data.
  • An instruction such as replacement work is issued for the water purifier 1 that is determined to be close to the replacement time.
  • remote operation such as stopping the operation of the water purifier 1 in which the prefilter 4 has reached the replacement time is also executed.
  • the water purification device 1x is not connected to the maintenance center 9 via a line. Instead, a data collection unit 57 that can collect data from the current detection unit 51x is provided.
  • the current detector 51x may be a detector such as an ammeter or a current transformer provided in the power supply line, or may be the power supply line itself.
  • the data collection unit 57 is connected to collect data.
  • a probe 58 for detecting a live power supply line current is connected to the data collection unit 57.
  • the data collection unit 57 can store the collected data.
  • the data collecting unit 57 may be connected to a bar code reading unit 59 that reads an individual identification mark by a bar code for specifying the pressurizing pump 5 as necessary.
  • connection unit 60 that can transfer data stored in connection with the data monitoring control unit 52 of the maintenance center 9.
  • the data collection unit 57 is connected to the current detection unit 51x of the water purifier 1x to collect and store the data, and then the data collection unit 57 is disconnected from the current detection unit 51x and the maintenance center 9 is disconnected. Connected to the data monitoring control unit 52 of the maintenance center 9 via the connection unit 60. In the data monitoring control unit 52, the collected data is accumulated, analyzed, and an instruction such as replacement work is issued for the water purifier 1 determined to have approached the replacement time of the pre-filter 4. If it does in this way, even if it is the water purifier 1x which is not line-connected, it can be integrated in a water purifier management system and can be appropriately monitored as a water purifier group.
  • the operation of the switching mechanism 91 is performed by an attendant at the installation location. In addition to being executed, it may be performed by remote operation from the maintenance center 9.
  • water purifier 1 was made into two or more, when there exists an effect of remote monitoring, one unit may be sufficient.
  • the maintenance center 9 You may remember it.
  • any water purifier 1 when fluctuations occur in the data detected by the current detection unit 51, those data are stored at the time of factory shipment of the pressurizing pump 5 or at the time of local installation. By comparing with the measured current value, the maintenance center 9 can predict the degree of clogging of the prefilter 4 and the replacement time.
  • the clogging state of the prefilter 4 can be grasped, so that the replacement cycle of the expensive main filter 6 can be lengthened.

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Abstract

【課題】プレフィルターとメインフィルターを備える浄水装置において、プレフィルターの目詰まりの状態を的確に把握し、その交換時期を予測し、適切な時期に交換させることによって、メインフィルターを適切に保護すること。 【解決方法】プレフィルターから出る一次浄化水をメインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプの駆動電流の変動を検出する電流検出部と、電流検出部で得られたデータを監視するデータ監視制御部とを有し、このデータ監視制御部により、プレフィルターの目詰まりの状態を把握し、その交換時期を予測する。

Description

浄水装置及び浄水装置管理システム
　本発明は、海水、河川水、湖沼水、雨水、井戸水等の原水から、飲料水等の浄水を得るための浄水装置に関し、特に、フィルターの目詰まりを正確に予測することができる浄水装置に関するものである。
　水道設備がなく、海水、河川水、雨水等しか得ることができない場合に、飲料水等の浄水を得るための、種々の浄水装置が考案されている。
　こうした浄水装置として、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されたように、比較的粒径の大きな不純物を除去するためのプレフィルター（または前処理フィルター）と、海水中の塩分などの粒径の小さい不純物を除去するためのメインフィルター（または逆浸透圧フィルター）とから構成されたものがある。
　これらでは、目詰まりを防ぐためのプレフィルターとして、活性炭などを使用した比較的安価なものが用いられ、また、メインフィルターとして、高価な逆浸透膜や限外ろ過膜が用いられる。いずれのフィルターも、使用により不純物が詰まり、浄水機能が低下するため、適切に交換する必要がある。従って、プレフィルターの目詰まりの状態を正確に把握し、交換時期を予測し、適切に交換作業を実施すれば、メインフィルターの保護をすることができるから、装置全体のランニングコストを低減させることができる。
　こうしたプレフィルターの目詰まりの発生を把握するため、特許文献１では、原水の濁度に対応してフィルターの使用時間を設定している。また、特許文献２では、プレフィルターからメインフィルターに送水するための加圧ポンプの運転電流の低下を検出して判定している。なお、特許文献３には、フィルターの入口圧力と出口圧力を計測して、両圧力差が大きくなったことから目詰まりを判定する技術もある。
特開２００４－１６７４０４号公報 特開平１０－４３７５６号公報 特開２０１１－２００７８７号公報
　しかしながら、いずれの場合も、プレフィルターが目詰まりしてしまったことの検出は可能でも、目詰まりの程度を定量的に把握し、プレフィルターの交換時期を予測することは難しいという問題があった。
　そこで、上記問題を解決するため、本発明は、プレフィルターの目詰まりの状態を的確に把握し、プレフィルターの交換時期を予測し、プレフィルターを適切な時期に交換させることによって高価なメインフィルターを適切に保護し、装置全体のランニングコストを低減させることができる浄水装置を提供することを課題とした。
　かかる課題を解決するため、本発明に係る浄水装置は、原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、前記プレフィルターで得られた一次浄化水をメインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプと、一次浄化水を、メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部と、駆動状態検出部に接続されるデータ監視制御部とを備え、データ監視制御部が駆動状態検出部で得られたデータを監視して、プレフィルターの目詰まりの状態を把握すること、またはプレフィルターの交換時期を予測することができるようにする。
　更に、本発明に係る浄水装置は、データ監視制御部を、常時接続することなく、必要に応じて接続してもよい。このようにすると、１台のデータ監視制御部にて複数台の浄水装置を監視することができる。
　特に、データ監視制御部を、必要に応じて接続する場合には、個体を識別するために加圧ポンプに付したバーコードなどの識別標識と、データ監視制御部に接続され、識別標識を読み取るための標識読取部とを有するようにしてもよい。このようにすると、複数の浄水装置が設置されている場合でも、データを収集解析すべき加圧ポンプを正確に特定することができる。
　また、駆動状態検出部は、例えば、加圧ポンプの駆動電流の変動を検出する電流検知部である。
　本発明に係る浄水装置管理システムは、原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、プレフィルターで得られた一次浄化水をメインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプと、一次浄化水を、メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部とを備える浄水装置と、浄水装置を遠隔監視するための、駆動状態検出部から伝達されるデータを監視するデータ監視制御部を有するメンテナンスセンタとを備え、データ監視制御部が駆動状態検出部で得られたデータを監視して、浄水装置のプレフィルターの目詰まりの状態を把握すること、またはプレフィルターの交換時期を予測することができるようにする。これにより、複数の浄水装置の遠隔監視が可能となる。
　また、駆動状態検出部と接続してデータを収集することができるデータ収集部を更に備え、データ収集部をデータ監視制御部と接続して、収集されたデータをデータ監視制御部に伝達できるようにしてもよい。このようにすれば、メンテナンスセンタとの間に通信回線が整っていない場所に設置した浄水装置についても、データ収集部を用いて監視することができる。
　本発明の浄水装置によれば、プレフィルターの目詰まり状態を加圧ポンプの駆動状態の変動から把握し、目詰まりしてしまう時期を予測するようにしたから、例えば、目詰まりしてしまう前にプレフィルターを交換するようにその時期を指示することができ、浄水装置を効率的に運用することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る浄水装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る浄水装置の検出電流を表すグラフである。 本発明の一実施形態に係るデータ監視制御部の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る切替機構のブロック図である。 本発明の別の実施形態にかかる浄水装置管理システムの概略構成図である。 本発明の別の実施形態に係るデータ収集装置の概略構成図である。
　以下、図面を参照し、本発明の一実施形態にかかる浄水装置について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。
　図１は、本発明の一実施形態に係る浄水装置の概略構成図であり、この浄水装置は、取水口２、送水ポンプ３、プレフィルター４、加圧ポンプ５、メインフィルター６、浄水出口７、廃水出口８、及びそれらをつなぐ送水管を備えている。
　送水ポンプ３及び加圧ポンプ５は、それぞれ、モーター及び駆動伝達部を内蔵している。取水口２から送水ポンプ３の吸水側へ、海水、河川水、井戸水、雨水等の原水Ｗを供給する送水管が接続され、送水ポンプ３の吐出側にはプレフィルター４への送水管が接続されている。
　プレフィルター４には、比較的粒径の大きな不純物を除去する活性炭などが内蔵されている。プレフィルター４は、２個並列に設置されている。プレフィルター４の入口側には、送水ポンプ３からの送水管が接続され、出口側には加圧ポンプ５への送水管が接続されている。また、プレフィルター４においては、その入口側送水管と出口側送水管にそれぞれ、フィルター入口圧力計４１、フィルター出口圧力計４２が設置されている。
　加圧ポンプ５の吸水側にはプレフィルター４からの送水管が接続され、出口側にはメインフィルター６への送水管が接続されている。また、加圧ポンプ５のモーター部分の電源ラインには、加圧ポンプの駆動状態を検出する駆動状態検出部として、電流検出部５１が配設されている。電流検出部５１の検出データ出力側には、制御部５３、記憶部５４、更に必要に応じて表示部５５、印刷部５６を備えたデータ監視制御部５２が接続されている。
　メインフィルター６は、微細な粒子や塩分を除去する逆浸透膜（Reverse Osmosis Membrane、ＲＯ膜）を内蔵している。メインフィルター６は、２個並列に設置されている。メインフィルター６の入口側の、逆浸透膜で隔てられた片側室に加圧ポンプ５からの送水管が接続されている。更に、メインフィルター６の上記と同じ片側室の出口側に廃水出口８への送水管が接続され、また、逆浸透膜で隔てられた上記と反対側の室の出口側に、浄水出口７への送水管が接続されている。
　なお、メインフィルター６は、逆浸透膜に代えて、微細な粒子を除去する限外ろ過膜（Ultrafiltration Membrane、ＵＦ膜)を内蔵することもある。塩分を含まない原水の場合には、限外ろ過膜でも十分に機能を果たす。
　また、プレフィルター４、メインフィルター６とも、処理量などを勘案して２個が並列に設置されるとしたが、これに限定されず、１個ずつでも、２個以上が並列または直列に設置されてもよい。
　なお、本発明の浄水装置１は、所望の場所に据え付ける形態のほか、車両などに搭載して移動できる形態であってもよい。
　次に、上記のように構成される本発明の作用及び動作について詳述する。
　送水ポンプ３は、送水管を用いて海水、河川水、井戸水、雨水等の原水Ｗを汲み上げ、プレフィルター４へと注入する。送水管により汲み上げる方法のほかに、原水Ｗの中に直接送水ポンプ３を投入して汲み上げるようにしてもよい。
　この送水ポンプ３の動作により、原水Ｗはプレフィルター４を通過し、その際に、原水Ｗは、比較的粒径の大きな不純物が除去されて一次浄化水Ｗ１となる。
　次に、加圧ポンプ５は、プレフィルター４からの一次浄化水Ｗ１を加圧の上、メインフィルター６内の逆浸透膜で隔てられた片側室に送り込む。加圧ポンプ５によって一次浄化水Ｗ１の圧力を逆浸透膜の浸透圧以上にすることにより、浸透膜で隔てられた反対側室に、不純物（例えば塩分）がさらに除去された清澄度の高い二次浄化水Ｗ２を得ることができる。この二次浄化水Ｗ２は浄水出口７へと導かれる。また、メインフィルター６の片側室では、不純物が残留しているが、不純物は、適宜、廃水出口８から水とともに排水されるから、引き続き、一次浄化水Ｗ１の注入が可能となる。
　ここで、前記の加圧ポンプ５に内蔵されたモーターへの電源ラインに設けられた電流検出部５１によって動作中の電流が検出される。プレフィルター４に目詰まりが発生すると、加圧ポンプ５が吸引すべき、プレフィルター４からの一次浄化水Ｗ１の水流に微細な変化が生じる。水流の変化は、加圧ポンプ５の負荷変動となり、加圧ポンプ５の駆動電流にノイズ成分を発生させる。
　すなわち、目詰まりがない場合には電流波形は正弦波に近いが、目詰まりが発生すると、駆動電流に発生するノイズ成分によって、駆動電流の高調波成分が変動する。
　ここで、予め、加圧ポンプ５の工場出荷時点、あるいは現地据付当初の、目詰まりのない正常状態の電流に関する測定データが、データ監視制御部５２の記憶部５４に記憶されている。
　次に、データ監視制御部５２に内蔵された制御部５３によって、検出された電流の測定データと正常状態の測定データが比較される。更に、目詰まりしてしまった状態で想定される状態とも比較して、プレフィルター４の目詰まりの程度、及び、プレフィルター４の交換時期を予測することができる。
　具体的な判定・予測の一例を以下に示す。
１）検出された電流の総合ひずみ率を算出する。総合ひずみ率が変化することにより、プレフィルター４を含む加圧ポンプ５の関連機器の総合的な劣化状況の概略が把握できる。
２）検出された電流の周波数を分析し、特定の周波数（高調波）の変動により、劣化部位及び劣化の程度が判定できる。図２は、検出された電流の、高調波次数毎の基準周波数に対する比率を表したもので、折れ線Ａが正常状態（据付当初）、折れ線Ｂがプレフィルター４の目詰まりが僅かに発生した状態、折れ線Ｃがプレフィルター４の目詰まりが進行した状態を示す。この例では、プレフィルター４の目詰まりの場合は、３次高調波に変動が現れるが、条件の違いによっては他の次数の高調波に変化が現れる。
３）これらの算出値を、これまでの履歴と比較し、プレフィルターのヘルス値（健全度合い）を判定する。例えば、図２の折れ線Ａは正常状態、折れ線Ｂは注意状態、折れ線Ｃは危険状態というように判定することができる。
４）なお、加圧ポンプのモーターに向かう電流に含まれている高調波の波形と戻ってくる高調波の波形を比較して、増減している高調波次数の割合により、劣化部位及び劣化（目詰まり）の程度を判定することも可能である。
５）これらの算出値及び履歴情報から、プレフィルター４の交換時期を予測する。
この場合に、浄水装置が複数設置されている場合は、対象となる浄水装置だけでなく、他の浄水装置の過去の履歴なども参考にしてもよい。
　なお、データ監視制御部５２の制御部によって予測された交換時期は、データ監視制御部５２に内蔵された表示部５５等に表示される。
　ここで、送水ポンプ３に内蔵されたモーターへの電源ラインに電流検出部５１を設け、プレフィルター４の目詰まりを検出することもできるが、加圧ポンプ５に内蔵されたモーターの電源ラインに設けるほうが望ましい。その理由は、送水ポンプ３に吸引される原水Ｗの不純物の混入度合いにより送水ポンプ３の負荷が変動し、検出すべきプレフィルター４の目詰まりで生じる負荷変動のノイズとなる可能性があるからである。
　また、データ監視制御部５２を着脱可能として、加圧ポンプの駆動状態の監視を行う際に、電流検出部５１にデータ監視制御部５２を電気的に接続するようにしてもよい。この場合の電流検出部５１としては、電源ラインに備えられたカレントトランスなどの検出器であるか、あるいは、電源ラインそのものであってもよい。電流検出部５１が、カレントトランスの場合は、データ監視制御部５２を接続してデータを収集し、電源ラインそのものの場合は、図３に示すように、データ監視制御部５２に、活線状態の電源ライン電流を検出するためのプローブ５８を接続する。
　このような構成で、必要な場合のみ、電流検出部５１を加圧ポンプ５のモーターの電源ラインに電気的に接続し、電流を検出するようにする。検出されたデータは、データ監視制御部５２にて解析され、プレフィルター４の目詰まりの程度が把握され、プレフィルター４の交換時期が予測される。
　このようにすると、異なる場所に設置された複数の浄水装置を、データ監視制御部５２を持った保守要員が巡回して、データを収集し、それによってプレフィルター４の目詰まり状況を現地で把握することができ、従って、比較的高価なデータ監視制御部５２の数を減じることができる。
　ここで、１台のデータ監視制御部５２で複数の浄水装置を監視する場合には、加圧ポンプ５を特定することが必要である。そこで、加圧ポンプ５に製造番号などの個体識別標識をバーコードなどの形式で付しておき、データ監視制御部５２に接続した、バーコード読取部５９で加圧ポンプ５を特定する。
　このようにすると、浄水装置の設置場所でプレフィルター４の目詰まり状態を判断する際に、バーコード読取部５９によって加圧ポンプ５に貼付された個体識別番号を読み取ることで、その加圧ポンプ５に関するこれまでのデータを抽出することも可能となる。
　なお、個体識別標識は、バーコードに限らず、読取器で読み取り可能な標識であればよい。
　図４に示すように、浄水装置に２個のプレフィルター４ａ、４ｂを備えている場合に、プレフィルターに向かう送水経路を切り替える切替機構９１を設けてもよい。
　そのようにすれば、２個のプレフィルターを交互に使用し、どちらかのプレフィルターが目詰まりにより交換時期に達したら、送水経路を別のプレフィルターに切り替えて、浄水装置の運転を継続することができ、また運転を続けたまま、目詰まりしたプレフィルターを交換するというように、効率的な対応を行なうことができる。
　これまでの説明では、加圧ポンプ５の駆動電流を検出して、プレフィルター４の目詰まりを把握するようにしたが、メインフィルター６や、加圧ポンプ５のモーターや駆動系（ベルトなど）に異常があった場合にも、加圧ポンプ５の駆動電流には変動やノイズが発生するから、それらの早期発見にも効果がある。
　また、これまでの説明では、加圧ポンプ５の駆動状態の変動を検出するために、加圧ポンプ５のモーターの駆動電流を検出するとしたが、駆動状態の変動が検出できる情報であればこれに限定されない。例えば、加圧ポンプ５の駆動電圧を検出してもよい。駆動電圧に変動が発生する場合もあり得るからである。
　更に、加圧ポンプ５の駆動電流を検出するととともに、あるいはそれに代えて、送水ポンプ３の駆動電流を検出することによっても、プレフィルターの目詰まりを予測することも可能である。
　ここで、送水ポンプ３は、原水Ｗがごく近傍にある場合などには、省略することが可能である。この場合、加圧ポンプ５のみで、原水Ｗをプレフィルター４からメインフィルター６まで送水するようにすればよい。
　次に、図面を参照して、本発明の別の実施形態にかかる浄水装置管理システムについて説明する。
　図５は、本発明の別の実施形態にかかる浄水装置管理システムの概略構成図であり、この浄水装置管理システムは、複数の浄水装置１ａ～１ｎと、データの収集・蓄積・解析・表示、動作の指示などを実行するメンテナンスセンタ９を備えている。これらの浄水装置１ａ～１ｎは、原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、プレフィルターで得られた一次浄化水をメインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプ５と、一次浄化水を、メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部とを備えており、同一のまたは異なる場所に設置されている。それぞれの浄水装置１ａ～１ｎは、有線または無線の通信回線を通じてメンテナンスセンタ９に接続されている。
　メンテナンスセンタ９には、浄水装置１ａ～１ｎのデータを集中して監視する、1台のデータ監視制御部５２があり、それによって、収集されたデータを蓄積し、解析して、プレフィルター４の交換時期が近付いたと判断された浄水装置１について交換作業などの指示を発する。更には、プレフィルター４が交換時期に到達してしまった浄水装置１についてはその運転を停止するなどの遠隔操作も実行する。
　このように、メンテナンスセンタ９において複数の浄水装置１を遠隔で監視・制御することにより、現地に向かうことなく状況の把握ができ、浄水装置群を全体として効率よく稼働させることができる。
　なお、データ監視制御部５２については、必要に応じて、２台以上を備えてもよい。
　また、図５に示す浄水装置管理システムにおいて、浄水装置１ｘは、メンテナンスセンタ９に回線接続されていない。それに代えて、電流検出部５１ｘからのデータを収集できるデータ収集部５７を備えている。この場合の電流検出部５１ｘとしては、電源ラインに備えられた電流計、カレントトランスなどの検出器であるか、あるいは、電源ラインそのものであってもよい。カレントトランスの場合は、データ収集部５７を接続してデータを収集する。電源ラインそのものの場合は、図６に示すように、データ収集部５７に、活線状態の電源ライン電流を検出するためのプローブ５８を接続する。このデータ収集部５７には、収集したデータを記憶しておくことができる。
　なお、データ収集部５７には、必要に応じ、加圧ポンプ５の特定のためのバーコードによる個体識別標識を読み取るバーコード読取部５９を接続してもよい。
　更に、データ収集部５７には、メンテナンスセンタ９のデータ監視制御部５２に接続して記憶したデータを転送することができる接続部６０を備えている。
　ここで、必要に応じて、データ収集部５７を浄水装置１ｘの電流検出部５１ｘに接続して、データを収集し、記憶した後、データ収集部５７を電流検出部５１ｘから切り離してメンテナンスセンタ９へ運び、メンテナンスセンタ９のデータ監視制御部５２に接続部６０を介して接続する。データ監視制御部５２においては、収集されたデータを蓄積し、解析して、プレフィルター４の交換時期が近付いたと判断された浄水装置１について交換作業などの指示を発する。このようにすると、回線接続されていない浄水装置１ｘであっても、浄水装置管理システムに組み込むことができ、浄水装置群として適切な監視ができる。
　また、浄水装置に２個のプレフィルター４ａ、４ｂを備えている場合に、プレフィルターに向かう送水経路を切り替える切替機構９１を設けた場合に、その切替機構９１の作動は、設置場所で係員によって実行されるほか、メンテナンスセンタ９からの遠隔操作によってなされてもよい。
　なお、上記説明で、浄水装置１を複数としたが、遠隔での監視の効果がある場合には、１台であってもよい。
　また、加圧ポンプ５の工場出荷時点、あるいは現地据付当初の、浄水を通した場合の電流測定値は、加圧ポンプ５自体、またはデータ監視制御部５２に記憶しておくほか、メンテナンスセンタ９に記憶しておいてもよい。
　このようにすると、いずれかの浄水装置１において、電流検出部５１により検出されたデータに変動が生じた際に、それらのデータを、加圧ポンプ５の工場出荷時点、あるいは現地据付当初の、電流測定値と比較することにより、プレフィルター４の目詰まりの程度、交換時期の予測をメンテナンスセンタ９において行うことができる。
　このように、加圧ポンプ５の駆動モーターの駆動状態を検出することによって、プレフィルター４の目詰まり状況を把握できるから、高価なメインフィルター６の交換周期を長くすることができることになる。
　これにより、浄水装置のランニングコストを低減することができ、開発途上国でも、浄水装置の導入が容易となる。
１　　浄水装置
２　　取水口
３　　送水ポンプ
４　　プレフィルター
５　　加圧ポンプ
６　　メインフィルター
７　　浄水出口
８　　廃水出口
９　　メンテナンスセンタ
５１　電流検出部（駆動状態検出部）
５２　データ監視制御部
５７　データ収集部
５９　バーコード読取部（標識読取部）
９１　切替機構
Ｗ　　原水
Ｗ１　一次浄化水
Ｗ２　二次浄化水
Ｈ／Ｂ　基準波　対　高調波比率
Ｎ－ＴＨ　Ｈ　高調波次数

Claims (12)

  1. 原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、前記プレフィルターで得られた前記一次浄化水を前記メインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプと、前記一次浄化水を、前記メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、前記加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部と、前記駆動状態検出部に接続されるデータ監視制御部とを備え、前記データ監視制御部が前記駆動状態検出部で得られたデータを監視して、前記プレフィルターの目詰まりの状態を把握すること、または前記プレフィルターの交換時期を予測することができることを特徴とする浄水装置。
  2. 原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、前記プレフィルターで得られた前記一次浄化水を前記メインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプと、前記一次浄化水を、前記メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、前記加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部とを備え、前記駆動状態検出部にデータ監視制御部を接続することによって、前記データ監視制御部が前記駆動状態検出部で得られたデータを監視して、前記プレフィルターの目詰まりの状態を把握すること、または前記プレフィルターの交換時期を予測することができることを特徴とする浄水装置。
  3. 請求項２に記載の浄水装置において、個体を識別するために前記加圧ポンプに付した識別標識と、前記データ監視制御部に接続され、前記識別標識を読み取るための標識読取部とを有することを特徴とする浄水装置。
  4. 請求項１に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置。
  5. 請求項２に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置。
  6. 請求項３に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置。
  7. 原水を一次浄化するプレフィルターと、一次浄化水を更に浄化するメインフィルターと、前記プレフィルターで得られた前記一次浄化水を前記メインフィルターに加圧して送水する加圧ポンプと、前記一次浄化水を、前記メインフィルターに送水するために必要な水圧変動に応じて変動する、前記加圧ポンプの駆動状態の変動の少なくとも周波数成分の変動を検出するための駆動状態検出部とを備える浄水装置と、前記浄水装置を遠隔監視するために、前記駆動状態検出部から伝達されるデータを監視するデータ監視制御部を有するメンテナンスセンタとを備え、前記データ監視制御部が前記駆動状態検出部で得られたデータを監視して、前記浄水装置の前記プレフィルターの目詰まりの状態を把握すること、または前記プレフィルターの交換時期を予測することができることを特徴とする浄水装置管理システム。
  8. 請求項７に記載の浄水装置管理システムにおいて、前記駆動状態検出部と接続してデータを収集することができるデータ収集部を更に備え、前記データ収集部を前記データ監視制御部と接続して、前記収集されたデータを前記データ監視制御部に伝達できることを特徴とする浄水装置管理システム。
  9. 請求項８に記載の浄水装置管理システムにおいて、個体を識別するために前記加圧ポンプに付した識別標識と、前記データ収集部に接続され、前記識別標識を読み取るための標識読取部とを有することを特徴とする浄水装置管理システム。
  10. 請求項７に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置管理システム。
  11. 請求項８に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置管理システム。
  12. 請求項９に記載の浄水装置において、前記駆動状態検出部が、前記加圧ポンプの駆動電流を検出する電流検知部であることを特徴とする浄水装置管理システム。
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