特許 6772880 水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6772880

(24)【登録日】2020年10月5日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/20 20060101AFI20201012BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/20 A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-25183(P2017-25183)

(22)【出願日】2017年2月14日

(65)【公開番号】特開2018-130661(P2018-130661A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】濱田 裕介

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敦行

(72)【発明者】

【氏名】手嶋 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】武内 誠

(72)【発明者】

【氏名】菊池 陽介

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５９−１６２９９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１３６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５０８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０６５６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１４５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４６−０３３４６６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０９−０３８４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１５３５５６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／２０

Ｂ０１Ｄ １９／００−１９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給水に含まれる炭酸ガスを気液接触により除去する脱炭酸処理部と、供給水を前記脱炭酸処理部の上方から散水する散水部と、前記脱炭酸処理部に連通する第１吸気口、第１排気口、第２吸気口及び第２排気口と、前記第１排気口を開閉する開閉部と、前記第２吸気口を介して前記脱炭酸処理部に空気を強制的に供給するブロアと、を備える脱炭酸塔と、
供給水及び供給水から炭酸ガスが除去された脱炭酸水のうちの少なくとも脱炭酸水のｐＨ値を検出するｐＨ値検出部と、
前記ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の過剰を示す場合には、前記第１排気口を開くように前記開閉部を制御すると共に、前記ブロアから前記脱炭酸処理部への空気の供給が抑制されるようにし、これにより、前記第１吸気口から導入され、前記脱炭酸処理部で気液接触した空気を前記第１排気口から外部に排出させる第１運転モードへ移行し、一方、前記ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の不足を示す場合には、前記第１排気口を閉じるように前記開閉部を制御すると共に、前記脱炭酸処理部に空気を供給するように前記ブロアを制御し、これにより、前記第２吸気口から強制的に導入され、前記脱炭酸処理部で気液接触した空気を前記第２排気口から外部に排出させる第２運転モードへ移行する制御部と、を備える水処理装置。

【請求項2】

前記第１吸気口は、前記脱炭酸処理部の上方に設けられ、前記第１排気口は、前記脱炭酸処理部の下方であって、脱炭酸水を貯留する貯留部よりも上方に設けられる、請求項１に記載の水処理装置。

【請求項3】

前記第２吸気口は、前記脱炭酸処理部の下方であって、脱炭酸水を貯留する貯留部よりも上方に設けられ、前記第２排気口は、前記脱炭酸処理部の上方に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。

【請求項4】

前記ｐＨ値検出部は、供給水のｐＨ値を検出する第１ｐＨ値検出部と、脱炭酸水のｐＨ値を検出する第２ｐＨ値検出部と、を有し、
前記制御部は、前記第１ｐＨ値検出部で検出された供給水のｐＨ値と前記第２ｐＨ値検出部で検出された脱炭酸水のｐＨ値との相関に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、供給水から炭酸ガスを除去する脱炭酸塔を備える水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

医薬品、化粧品等の製造、電子部品、精密機器の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水、水道水等の供給水に含まれるイオン類を、例えば、カチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂等との間に脱炭酸塔を備える２床３塔式の純水製造システムで除去することにより製造される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１８８４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した純水製造システム等に用いられる脱炭酸塔は、供給水に含まれる炭酸ガスを気液接触により除去して、脱炭酸水を製造する。気液接触は、上方から下方に散水させた供給水に対して、ブロアから空気を吹き付けることにより行われる。ブロアは、供給水に含まれる炭酸ガスの濃度の最大値に合わせて運転される。そのため、例えば、供給水に含まれる炭酸ガスの濃度が少ない場合でもブロアの運転が継続することになり、多くの場合、ブロアを駆動する電力が無駄になる。

【0005】

本発明は、脱炭酸水の水質を高い水準に維持しつつ、ブロアの消費電力を低減できる水処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、供給水に含まれる炭酸ガスを気液接触により除去する脱炭酸処理部と、供給水を前記脱炭酸処理部の上方から散水する散水部と、前記脱炭酸処理部に連通する第１吸気口、第１排気口、第２吸気口及び第２排気口と、前記第１排気口を開閉する開閉部と、前記第２吸気口を介して前記脱炭酸処理部に空気を強制的に供給するブロアと、を備える脱炭酸塔と、供給水及び供給水から炭酸ガスが除去された脱炭酸水のうちの少なくとも脱炭酸水のｐＨ値を検出するｐＨ値検出部と、前記ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の過剰を示す場合には、前記第１排気口を開くように前記開閉部を制御すると共に、前記ブロアから前記脱炭酸処理部への空気の供給が抑制されるようにし、これにより、前記第１吸気口から導入され、前記脱炭酸処理部で気液接触した空気を前記第１排気口から外部に排出させる第１運転モードへ移行し、一方、前記ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の不足を示す場合には、前記第１排気口を閉じるように前記開閉部を制御すると共に、前記脱炭酸処理部に空気を供給するように前記ブロアを制御し、これにより、前記第２吸気口から強制的に導入され、前記脱炭酸処理部で気液接触した空気を前記第２排気口から外部に排出させる第２運転モードへ移行する制御部と、を備える水処理装置に関する。

【0007】

また、前記第１吸気口は、前記脱炭酸処理部の上方に設けられ、前記第１排気口は、前記脱炭酸処理部の下方であって、脱炭酸水を貯留する貯留部よりも上方に設けられることが好ましい。

【0008】

また、前記第２吸気口は、前記脱炭酸処理部の下方であって、脱炭酸水を貯留する貯留部よりも上方に設けられ、前記第２排気口は、前記脱炭酸処理部の上方に設けられることが好ましい。

【0009】

また、前記ｐＨ値検出部は、供給水のｐＨ値を検出する第１ｐＨ値検出部と、脱炭酸水のｐＨ値を検出する第２ｐＨ値検出部と、を有し、前記制御部は、前記第１ｐＨ値検出部で検出された供給水のｐＨ値と前記第２ｐＨ値検出部で検出された脱炭酸水のｐＨ値との相関に基づいて、脱炭酸処理の不足又は過剰を判定することが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、脱炭酸水の水質を高い水準に維持しつつ、ブロアの消費電力を低減できる水処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態の水処理装置１の全体図である。

【図2】（Ａ）は、自然送風モードに移行した場合の水処理装置１の動作を説明する図である。（Ｂ）は、強制送風モードに移行した場合の水処理装置１の動作を説明する図である。

【図3】水処理装置運転制御テーブルの一例を説明する図である。

【図4】実施形態における自然送風モードと強制送風モードと警報モードとの間の状態遷移図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る水処理装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の水処理装置１の全体図である。
本実施形態の水処理装置１は、例えば、２床３塔式の純水製造システム（不図示）において、カチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔との間に配置される。

【0013】

図１に示すように、水処理装置１は、脱炭酸塔１０、ポンプ２０、制御部３０、第１ｐＨ値検出センサ（第１ｐＨ値検出部）Ｓ１及び第２ｐＨ値センサ（第２ｐＨ値検出部）Ｓ２を備える。また、水処理装置１は、供給水ラインＬ１及び脱炭酸水ラインＬ２を備える。なお、「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、図１においては、制御部３０と他の機器との電気的な接続線の図示を省略している。

【0014】

供給水ラインＬ１は、供給水としての原水Ｗ１を脱炭酸塔１０に向けて供給するラインである。供給水ラインＬ１の上流側の端部は、例えば、カチオン交換樹脂塔（不図示）の出口側ポートに接続されている。供給水ラインＬ１の下流側の端部は、脱炭酸塔１０の散水部１３（後述）に接続されている。供給水ラインＬ１には、第１ｐＨ値検出センサＳ１が設けられている。

【0015】

第１ｐＨ値検出センサＳ１は、供給水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１のｐＨ値を検出する機器である。第１ｐＨ値検出センサＳ１は、制御部３０と電気的に接続されている。第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された原水Ｗ１のｐＨ値は、制御部３０へ検出信号として送信される。

【0016】

脱炭酸塔１０は、原水Ｗ１に含まれる炭酸ガスを気液接触により除去する設備である。脱炭酸塔１０は、塔本体１１、脱炭酸処理部１２、散水部１３、貯留部１４、吸排気口（第１吸気口、第２排気口）１５、排気口１６（第１排気口）、開閉部１７、吸気口（第２吸気口）１８及びブロア１９を備える。

【0017】

塔本体１１は、脱炭酸塔１０の外郭を形成する筐体である。塔本体１１の上方には、散水部１３、吸排気口１５が設けられている。塔本体１１の一方の側面には、排気口１６が設けられている。塔本体１１の他方の側面には、吸気口１８が設けられている。また、塔本体１１の内部には、脱炭酸処理部１２及び貯留部１４が設けられている。

【0018】

脱炭酸処理部１２は、原水Ｗ１に含まれる炭酸ガスを気液接触により除去する領域である。脱炭酸処理部１２の範囲は特に規定されないが、本実施形態では、便宜上、図１に示す領域ａを脱炭酸処理部１２とする。なお、領域ａは、本実施形態における脱炭酸処理部１２の範囲を概念的に示したものであり、これに限定されない。また、本実施形態では、脱炭酸処理部１２を、内部に機能性部材等が介在しない空間として説明するが、脱炭酸処理部１２には、気液接触の効率を高めるための充填剤が配置されていてもよい。

【0019】

散水部１３は、脱炭酸処理部１２に対して、空気と気液接触させる原水Ｗ１を散水する装置である。散水部１３は、塔本体１１の上方に設けられている。散水部１３は、供給水ラインＬ１を介して供給された原水Ｗ１を上方から下方に散水（散布）する。
貯留部１４は、脱炭酸処理部１２において炭酸ガスが除去された脱炭酸水Ｗ２を貯留する部位である。貯留部１４は、塔本体１１の下方に設けられている。貯留部１４の底部には、脱炭酸水ラインＬ２の上流側の端部が接続されている。

【0020】

吸排気口１５は、脱炭酸処理部１２に連通する開口である。吸排気口１５は、塔本体１１の上方に設けられている。吸排気口１５は、自然送風モード（後述）において、外部から空気が導入される吸気口（第１吸気口）として機能する。また、吸排気口１５は、強制送風モード（後述）において、塔本体１１から空気を排出させる排気口（第２排気口）として機能する。すなわち、吸排気口１５は、吸気口としての機能と排気口としての機能とを備えている。

【0021】

排気口１６は、脱炭酸処理部１２に連通する開口である。排気口１６は、脱炭酸処理部１２で原水Ｗ１と気液接触した空気を外部に排出させる第１排気口として機能する。排気口１６は、脱炭酸処理部１２の下方であって、貯留部１４よりも上方に設けられている。排気口１６には、開閉部１７が設けられている。

【0022】

開閉部１７は、排気口１６を、図中の矢印方向に開閉する機構である。開閉部１７は、排気口１６を覆う開閉可能な扉１７１と、扉１７１を開閉する駆動部１７２と、を備える。扉１７１の一端部は、排気口１６の近傍において、塔本体１１に回動自在に支持されている。扉１７１の一端部を回動させることにより、扉１７１を排気口１６から離れる方向又は近づく方向に移動させることができる。駆動部１７２は、扉１７１の一端部を回動させる部位である。駆動部１７２は、制御部３０と電気的に接続されている。駆動部１７２は、制御部３０から送信される開度信号に応じて、扉１７１を排気口１６から離れる方向又は近づく方向に駆動する。扉１７１の開度（０〜１００％）は、制御部３０から駆動部に送信される開度信号により制御される。以下、扉１７１の開度を、「排気口１６の開度」ともいう。

【0023】

吸気口１８は、脱炭酸処理部１２に連通する開口である。吸気口１８は、強制送風モードにおいて、ブロア１９から送風された空気を脱炭酸処理部１２に導入する第２吸気口として機能する。吸気口１８は、脱炭酸処理部１２の下方であって、貯留部１４の上方に設けられている。

【0024】

ブロア１９は、吸気口１８を介して、脱炭酸処理部１２に空気を強制的に供給する機器である。ブロア１９は、動力源となるモータ１９１を備える。モータ１９１は、インバータ１９２に接続されている。

【0025】

インバータ１９２は、周波数が変換された駆動電力をモータ１９１に供給する回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ１９２は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ１９２には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ１９２は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力をモータ１９１に出力する。モータ１９１は、インバータ１９２から供給された駆動電力の周波数に応じた回転速度で駆動される。ブロア１９は、モータ１９１の回転速度に応じた量の空気を、吸気口１８から脱炭酸処理部１２に向けて送風する。

【0026】

脱炭酸水ラインＬ２は、脱炭酸処理部１２で炭酸ガスが除去された脱炭酸水Ｗ２を排出するラインである。脱炭酸水ラインＬ２の上流側の端部は、貯留部１４（脱炭酸塔１０）の底部に接続されている。なお、脱炭酸水ラインＬ２の上流側の端部が貯留部１４に接続される位置は、貯留部１４の底部に限定されない。
脱炭酸水ラインＬ２の下流側の端部は、例えば、アニオン交換樹脂塔（不図示）の入口側ポートに接続されている。脱炭酸水ラインＬ２には、ポンプ２０、第２ｐＨ値検出センサＳ２が設けられている。

【0027】

ポンプ２０は、脱炭酸水ラインＬ２の上流側から下流側に向けて、脱炭酸水Ｗ２を吐出する機器である。ポンプ２０は、制御部３０と電気的に接続されている。ポンプ２０の運転（駆動及び停止）制御部３０から出力されるポンプ運転信号により制御される。
第２ｐＨ値検出センサＳ２は、脱炭酸水ラインＬ２を流通する脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値を検出する機器である。第２ｐＨ値検出センサＳ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値は、制御部３０へ検出信号として送信される。

【0028】

制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部３０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、水処理装置１に係る各種の制御を実行する。以下、制御部３０の機能の一部について説明する。

【0029】

制御部３０は、後述するように、第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された原水Ｗ１のｐＨ値と第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定し、後述する自然送風モード、強制送風モード及び警報モードのいずれかの運転モードに移行する。

【0030】

次に、自然送風モード及び強制送風モードへ移行した場合の水処理装置１の動作を、図２を参照して説明する。
図２（Ａ）は、自然送風モードに移行した場合の水処理装置１の動作を説明する図である。図２（Ｂ）は、強制送風モードに移行した場合の水処理装置１の動作を説明する図である。図２（Ａ）、（Ｂ）においては、説明に必要な部分のみを図示している。

【0031】

制御部３０は、脱炭酸処理が過剰であると判定した場合には、運転モードを自然送風モード（第１運転モード）に移行させる。図２（Ａ）に示すように、自然送風モードにおいて、制御部３０は、排気口１６が開状態となるように開閉部１７を制御する。ここで、開状態とは、排気口１６の開度が１００％（全開）となる状態をいう。また、制御部３０は、ブロア１９から脱炭酸処理部１２への空気の供給が停止されるように、インバータ１９２への指令信号の出力を停止する。これにより、散水部１３から原水Ｗ１が上方から下方に向けて散水されることによる巻き込み（吸い込み）効果により、空気Ａ１（図中、矢印）が吸排気口１５から導入され、脱炭酸処理部１２で気液接触した後、排気口１６から外部に排出される。自然送風モードでは、ブロア１９の運転が停止するため、ブロア１９の消費電力を低減できる。

【0032】

一方、制御部３０は、脱炭酸処理が不足していると判定した場合には、運転モードを強制送風モード（第２運転モード）に移行させる。図２（Ｂ）に示すように、強制送風モードにおいて、制御部３０は、排気口１６が閉状態となるように開閉部１７を制御する。ここで、閉状態とは、排気口１６の開度が０％（全閉）となる状態をいう。また、制御部３０は、脱炭酸処理部１２に空気が供給されるように、インバータ１９２へ指令信号を出力する。これにより、ブロア１９から供給された空気Ａ２（図中、矢印）が、吸気口１８から強制的に導入され、脱炭酸処理部１２で気液接触した後、吸排気口１５から外部に排出される。強制送風モードでは、ブロア１９が運転されるため、脱炭酸水Ｗ２の水質を高い水準に回復させることができる。

【0033】

次に、制御部３０において、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する手法について説明する。
図３は、水処理装置運転制御テーブルの一例を説明する図である。
図３において、横軸は、第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出される原水Ｗ１のｐＨ値（入口側ｐＨ値）である。縦軸は、第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出される脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値（出口側ｐＨ値）である。
図３に示す水処理装置運転制御テーブルは、原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関を定めたデータテーブルである。図３に示す水処理装置運転制御テーブルに関するデータは、例えば、制御部３０のマイクロプロセッサのメモリに記憶される。

【0034】

図３に示すように、水処理装置運転制御テーブルは、第１運転領域Ｄ１、第２運転領域Ｄ２、第３運転領域Ｄ３、第１警報領域Ｃ１及び第２警報領域Ｃ２の各領域に区分されている。各領域は、原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関に応じて定められた領域である。制御部３０は、検出された入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点となる位置を水処理装置運転制御テーブル上で特定し、その位置がどの領域に属しているかに応じて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する。

【0035】

第１運転領域Ｄ１は、脱炭酸処理が過剰であると判定される領域を示している。第１運転領域Ｄ１は、入口側ｐＨ値に対して、出口側ｐＨ値が概ね高くなる相関の領域である。制御部３０は、水処理装置運転制御テーブル上において、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第１運転領域Ｄ１に属している場合には、脱炭酸処理が過剰であると判定して、運転モードを自然送風モード（第１運転モード）に移行させる。

【0036】

第２運転領域Ｄ２は、脱炭酸処理が適切に行われていると判定される領域を示している。第２運転領域Ｄ２は、入口側ｐＨ値に対して、出口側ｐＨ値が適切な範囲で高く又は低くなる相関の領域である。制御部３０は、水処理装置運転制御テーブル上において、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第２運転領域Ｄ２に属している場合には、脱炭酸処理が適切に行われていると判定して、現状の運転モード（自然送風モード又は強制送風モード）を継続する。

【0037】

第３運転領域Ｄ３は、脱炭酸処理が不足していると判定される領域を示している。第３運転領域Ｄ３は、入口側ｐＨ値に対して、出口側ｐＨ値が概ね低くなる相関の領域である。制御部３０は、水処理装置運転制御テーブル上において、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第３運転領域Ｄ３に属している場合には、脱炭酸処理が不足していると判定して、運転モードを強制送風モード（第２運転モード）に移行させる。

【0038】

なお、図３に示すように、第１運転領域Ｄ１〜第３運転領域Ｄ３では、入口側ｐＨ値が高くなるにつれて、領域の幅が徐々に狭くなっている。これは、ｐＨ値の高い領域では、脱炭酸処理で除去可能な炭酸ガスの含有量が少なくなるため、水処理装置１が正常に運転されていても、脱炭酸処理によるｐＨ値の変化が少なくなり、相関する出口側ｐＨ値の範囲も狭くなるためである。

【0039】

ちなみに、原水Ｗ１に含まれる炭酸成分は、炭酸ガス、炭酸水素イオン、炭酸イオンのうち、いずれかの形態をとり、その存在割合はｐＨ値により変化する。このうち、脱炭酸処理で除去可能な形態は、炭酸ガスだけであるが、その存在割合は、ｐＨ値４．０未満でほぼ１００％、ｐＨ値８．０でほぼ０％となる。図３は、このｐＨ値の範囲における原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関を表している。

【0040】

第１警報領域Ｃ１は、脱炭酸処理が過剰すぎると判定される領域を示している。第１警報領域Ｃ１は、入口側ｐＨ値に対して、出口側ｐＨ値が極端に高くなる相関の領域である。入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第１警報領域Ｃ１に属する場合とは、原水Ｗ１から炭酸ガスが過剰に除去されている状態である。このような状態となる要因としては、例えば、制御部３０からインバータ１９２に出力された指令信号に対応する駆動電力よりも、より大きな駆動電力がインバータ１９２からモータ１９１に出力された場合等が挙げられる。

【0041】

このような場合、水処理装置１の運転を継続すると、脱炭酸水Ｗ２の水質が適切な範囲から外れるだけでなく、ブロア１９が損傷する等の不具合が生じることが考えられる。そのため、制御部３０は、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第１警報領域Ｃ１に属している場合には、運転モードを警報モードに移行させて、水処理装置１の運転を停止すると共に、管理者に対して運転の停止を知らせる警報等を発する。

【0042】

第２警報領域Ｃ２は、脱炭酸処理が不足しすぎていると判定される領域を示している。第２警報領域Ｃ２は、入口側ｐＨ値に対して、出口側ｐＨ値が極端に低くなる相関の領域である。入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第２警報領域Ｃ２に属する場合とは、原水Ｗ１から炭酸ガスがほとんど除去されていない状態である。このような状態となる要因としては、例えば、制御部３０からインバータ１９２に出力された指令信号に対応する駆動電力よりも、より小さな駆動電力がインバータ１９２からモータ１９１に出力された場合又は駆動電力がインバータ１９２からモータ１９１に出力されていない場合等が挙げられる。

【0043】

このような場合、水処理装置１の運転を継続しても、脱炭酸水Ｗ２の水質が適切な範囲から外れるだけでなく、インバータ１９２が故障している等の不具合が生じていることが考えられる。そのため、制御部３０は、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第２警報領域Ｃ２に属している場合には、運転モードを警報モードに移行させて、水処理装置１の運転を停止すると共に、管理者に対して運転の停止を知らせる警報等を発する。
なお、水処理装置１の運転モードが警報モードに移行した場合に、水処理装置１が設置された純水製造システムの運転を停止する等の制御を行ってもよい。

【0044】

本実施形態では、図３に示す水処理装置運転制御テーブルに基づいて脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する例について説明するが、水処理装置運転制御テーブルにおいて、原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関は、原水Ｗ１の水質（Ｍアルカリ）、出口側ｐＨ値の目標値等によっても変化する。そのため、原水Ｗ１の水質、出口側ｐＨ値の目標値等の条件に応じて、相関の異なる複数の水処理装置運転制御テーブルを用意しておき、上述した条件に合わせて水処理装置運転制御テーブルを選択するようにしてもよい。

【0045】

次に、制御部３０において、自然送風モード、強制送風モード及び警報モードに移行する機能について、図４を参照して説明する。
図４は、本実施形態における自然送風モードと強制送風モードと警報モードとの間の状態遷移図である。

【0046】

（自然送風モード）
第１運転モードとしての自然送風モードは、脱炭酸処理が過剰を示す場合に、脱炭酸処理の機能を低くするモードである。自然送風モードにおいて、制御部３０は、図２（Ａ）に示すように、排気口１６が開状態となるように開閉部１７を制御すると共に、ブロア１９から脱炭酸処理部１２への空気の供給が停止されるように、インバータ１９２への指令信号の出力を停止する。これにより、空気Ａ１（図中、矢印）が吸排気口１５から導入され、脱炭酸処理部１２で気液接触した後、排気口１６から外部に排出される。

【0047】

（強制送風モード）
第２運転モードとしての強制送風モードは、脱炭酸処理が不足を示す場合に、脱炭酸処理の機能を高くするモードである。強制送風モードにおいて、制御部３０は、図２（Ｂ）に示すように、排気口１６が閉状態となるように開閉部１７を制御すると共に、ブロア１９から脱炭酸処理部１２へ空気が供給されるように、インバータ１９２へ指令信号を出力する。これにより、ブロア１９から供給された空気Ａ２（図中、矢印）が、吸気口１８から強制的に導入され、脱炭酸処理部１２で気液接触した後、吸排気口１５から外部に排出される。

【0048】

（警報モード）
警報モードは、脱炭酸処理に異常が生じたと判断される場合に、水処理装置１の運転を停止させるモードである。制御部３０は、出口側ｐＨ値が極端に高くなり、脱炭酸処理の過剰を示す傾向が更に顕著になった場合又は出口側ｐＨ値が極端に低くなり、脱炭酸処理の不足を示す傾向が更に顕著になった場合に、警報モードに移行する。警報モードにおいて、制御部３０は、水処理装置１の運転を停止する。具体的には、ブロア１９から脱炭酸処理部１２への空気の供給が停止されるように、インバータ１９２への指令信号の出力を停止する。また、制御部３０は、ポンプ２０により脱炭酸水ラインＬ２の下流側への脱炭酸水Ｗ２の吐出が停止されるように、ポンプ２０へのポンプ運転信号の出力を停止する。更に、制御部３０は、管理者に対して運転の停止を知らせる警報等を発する。

【0049】

次に、制御部３０が運転モードを移行させる移行条件（イベントＥ１〜Ｅ４）について説明する。制御部３０は、後述するＳＴ１〜ＳＴ６の工程において、イベントＥ１〜Ｅ４が発生（成立）すると、発生したイベントに対応付けられた運転モードへ移行する。

【0050】

（ＳＴ１）
制御部３０は、第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された原水Ｗ１のｐＨ値及び第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値をそれぞれ取得する。そして、制御部３０は、水処理装置運転制御テーブル（図３参照）に定められた相関に基づいて、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置を特定する。イベントＥ１〜Ｅ４は、特定された交点の位置が水処理装置運転制御テーブルのどの領域に属するかに応じて発生する。
なお、制御部３０による原水Ｗ１及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の取得は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。脱炭酸処理の過剰又は不足の判定とイベントＥ１〜Ｅ４の発生は、同じ時間間隔で実行されてもよいし、異なるタイミングで実行されてもよい。

【0051】

（ＳＴ２）
制御部３０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置が、水処理装置運転制御テーブルの第１運転領域Ｄ１に属していると特定された場合、イベントＥ１が発生する。イベントＥ１は、自然送風モードと対応付けられている。そのため、制御部３０は、イベントＥ１が発生すると、図４に示すように、運転モードを強制送風モードから自然送風モードに移行させる。

【0052】

（ＳＴ３）
制御部３０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置が、水処理装置運転制御テーブルの第３運転領域Ｄ３に属していると特定された場合、イベントＥ２が発生する。イベントＥ２は、強制送風モードに対応付けられている。そのため、制御部３０は、イベントＥ２が発生すると、図４に示すように、運転モードを自然送風モードから強制送風モードに移行させる。

【0053】

（ＳＴ４）
制御部３０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置が、水処理装置運転制御テーブルの第２運転領域Ｄ２に属していると特定された場合、イベントは発生しない。第２運転領域Ｄ２には、イベントが対応付けられていない。そのため、制御部３０は、現状の運転モード（強制送風モード又は自然送風モード）を継続する。

【0054】

（ＳＴ５）
制御部３０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置が、水処理装置運転制御テーブルの第１警報領域Ｃ１に属していると特定された場合、イベントＥ３が発生する。イベントＥ３は、警報モードと対応付けられている。そのため、制御部３０は、イベントＥ３が発生すると、図４に示すように、運転モードを自然送風モードから警報モードに運転モードに移行させる。

【0055】

（ＳＴ６）
制御部３０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値の交点となる位置が、水処理装置運転制御テーブルの第２警報領域Ｃ２に属していると特定された場合、イベントＥ４が発生する。イベントＥ４は、警報モードと対応付けられている。そのため、制御部３０は、イベントＥ４が発生すると、図４に示すように、運転モードを強制送風モードから警報モードに運転モードに移行させる。

【0056】

上述した本実施形態の水処理装置１によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の水処理装置１において、制御部３０は、脱炭酸処理が過剰を示す場合、運転モードを自然送風モード（第１運転モード）に移行させる。自然送風モードにおいて、制御部３０は、排気口１６を開状態にすると共に、ブロア１９の運転を停止する。これによれば、ブロア１９の運転を停止しても、吸排気口１５から導入された空気が脱炭酸処理部１２で気液接触した後、排気口１６から外部に排出される。そのため、本実施形態の水処理装置１は、ブロア１９の運転を停止して、外部から空気を導入しないようにした場合に比べて、脱炭酸水Ｗ２の水質を高い水準に維持しつつ、ブロア１９の消費電力を低減できる。

【0057】

本実施形態の水処理装置１において、吸排気口（第１吸気口）１５は、脱炭酸処理部１２の上方に設けられ、排気口（第１排気口）１６は、脱炭酸処理部１２の下方であって、貯留部１４よりも上方に設けられている。この構成によれば、原水Ｗ１の散水による巻き込み（吸い込み）効果により、吸排気口１５から空気が導入されやすくなると共に、排気口１６から空気が排出されやすくなる。これにより、脱炭酸処理部１２における空気の入れ替えが促進され、原水Ｗ１により多くの空気が接触することになるため、脱炭酸処理をより効率良く行うことができる。

【0058】

本実施形態の水処理装置１において、吸気口（第２吸気口）１８は、脱炭酸処理部１２の下方であって、貯留部１４の上方に設けられている。この構成によれば、ブロア１９により強制的に脱炭酸塔１０に導入された空気は、散水部１３からの散水により下降する原水Ｗ１に対向して上方に導かれるため、脱炭酸処理部１２において、原水Ｗ１により多くの空気を接触させることができる。

【0059】

本実施形態の水処理装置１によれば、制御部３０は、第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された原水Ｗ１のｐＨ値と第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する。そのため、脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値のみに基づいて脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する場合に比べて、制御部３０は、脱炭酸処理の過剰又は不足をより正確に判定することができる。

【0060】

本実施形態の水処理装置１において、吸排気口１５は、吸気口としての機能と排気口としての機能を備える。この構成によれば、吸気口及び排気口をそれぞれ別々に設ける必要がないため、脱炭酸塔１０の構造を簡素化できる。また、開口の数を減らせるため、コストの削減が可能となり、保守、点検等も容易となる。

【0061】

（変形形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

【0062】

実施形態では、自然送風モードにおいて、排気口１６の開度が１００％となるように制御する例について説明したが、これに限定されない。自然送風モードにおいて、脱炭酸処理が過剰を示す程度に応じて、排気口１６の開度を調節するようにしてもよい。例えば、脱炭酸処理が僅かに過剰である場合には、排気口１６の開度を５０％程度としてもよい。このように、自然送風モードにおいて、脱炭酸処理が僅かに過剰である場合に、排気口１６の開度を調節することにより、脱炭酸水Ｗ２の水質が短時間で極端に低くなり過ぎることを抑制できる。

【0063】

実施形態では、自然送風モードにおいて、ブロア１９の運転を停止する例について説明したが、これに限定されない。自然送風モードにおいて、ブロア１９の運転を停止させずに、空気の供給量を少なくするだけでもよい。例えば、自然送風モードにおいて、脱炭酸処理の程度に応じて、ブロア１９の運転を停止せずに、ブロア１９からの空気の供給を少なくするようにしてもよい。

【0064】

実施形態では、強制送風モードにおいて、排気口１６の開度が０％となるように制御する例について説明したが、これに限定されない。強制送風モードにおいて、脱炭酸処理が不足を示す程度に応じて、排気口１６の開度を調節するようにしてもよい。例えば、脱炭酸処理が僅かに不足している場合には、排気口１６の開度を５０％程度としてもよい。このように、強制送風モードにおいて、脱炭酸処理が僅かに不足している場合に、排気口１６の開度を調節することにより、脱炭酸水Ｗ２の水質が短時間で極端に高くなり過ぎることを抑制できる。

【0065】

実施形態では、水処理装置運転制御テーブル（図３参照）に定められた、原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値との相関に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する例について説明したが、これに限定されない。水処理装置運転制御テーブルと同じ相関を有する関数式に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定してもよい。

【0066】

実施形態では、制御部３０において、第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された原水Ｗ１のｐＨ値と第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値とに基づいて脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する例について説明したが、これに限定されない。制御部３０において、原水Ｗ１のｐＨ値に基づかず且つ脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値に基づいて脱炭酸処理の過剰又は不足を判定する制御を行ってもよい。

【0067】

具体的には、制御部３０において、第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値が脱炭酸処理の過剰を示す場合には、自然送風モードへ移行し、第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値が脱炭酸処理の不足を示す場合には、強制送風モードへ移行する、という制御である。このような制御を可能とするため、脱炭酸処理が過剰であると判定する上限閾値及び不足であると判定する下限閾値を予め設定しておき、脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値がどの閾値範囲に属するかにより脱炭酸処理の過剰又は不足を判定することができる。この場合、上限閾値と下限閾値との間の範囲は、現状の運転モードを維持する範囲となる。

【0068】

また、閾値を一つに設定し、脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値がこの閾値以上か又は未満かに基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定するようにしてもよい。
このように、脱炭酸処理の過剰又は不足の判定は、原水Ｗ１及び脱炭酸水Ｗ２のうちの少なくとも脱炭酸水Ｗ２のｐＨ値に基づくものであればよい。

【0069】

実施形態では、吸排気口１５が、吸気口としての機能と排気口としての機能を備える例について説明したが、これに限定されない。塔本体１１において、吸気口（第１吸気口）と排気口（第２排気口）を、それぞれ独立して設けた構成としてもよい。その場合、吸気口と排気口は、隣接していてもよいし、離れていてもよい。

【0070】

実施形態では、２床３塔式の純水製造システムにおいて、カチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔との間に水処理装置１を配置する例について説明したが、これに限定されない。水処理装置１は、逆浸透膜装置とＥＤＩ（電気脱イオン）装置との間に配置されてもよいし、逆浸透膜装置とカートリッジ式純水装置との前段に配置されてもよい。また、水処理装置１は、飲用水供給システムにおいて、酸液注された濾過塔と膜濾過装置との間に配置されてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 水処理装置
１０ 脱炭酸塔
１２ 脱炭酸処理部
１３ 散水部
１５ 吸排気口（第１吸気口、第２排気口）
１６ 排気口（第１排気口）
１７ 開閉部
１８ 吸気口（第２吸気口）
１９ ブロア
３０ 制御部
Ｓ１、Ｓ２ ｐＨ値検出センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】