特許 7196731 純水製造装置及び純水製造方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】純水製造装置及び純水製造方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20221220BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 H

B01D61/12

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019064139

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020163254

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-09-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100192773

【弁理士】

【氏名又は名称】土屋 亮

(74)【代理人】

【識別番号】100178847

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 映美

(72)【発明者】

【氏名】後藤 秀樹

【審査官】相田 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１５９００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７９４７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水を供給する原水供給路と、
前記原水供給路に設けられ、前記原水を供給する供給ポンプと、
前記供給ポンプによって供給された前記原水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜と、
前記逆浸透膜を透過した前記透過水が流れる透過水路と、
前記透過水路から分岐され、前記透過水の一部を前記原水供給路に返送可能な１または２以上の循環水路と、
前記循環水路にそれぞれ設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記循環水路毎に設定された基準温度を超えた場合に前記循環水路をそれぞれ開く１または２以上の開閉弁と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路に設置された第１流量計と、
前記第１流量計によって測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する制御部と、を備え、
前記循環水路として、第１循環水路及び第２循環水路の２つが備えられ、
前記開閉弁として、第１開閉弁と第２開閉弁の２つが備えられ、
前記第１開閉弁は、前記第１循環水路に設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が第１基準温度を超えた場合に前記第１循環水路を開く開閉弁であり、
前記第２開閉弁は、前記第２循環水路に設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記第１基準温度より高い第２基準温度を超えた場合に前記第２循環水路を開く開閉弁であることを特徴とする純水製造装置。

【請求項2】

前記逆浸透膜から排出された前記濃縮水が流れる濃縮水路と、
前記濃縮水路に設置された第２流量計と、
前記濃縮水路に設置され、前記第２流量計によって測定された前記濃縮水の流量があらかじめ設定された第２基準流量範囲から外れた場合に、前記第２流量計により測定される前記濃縮水の流量が前記第２基準流量範囲内になるように制御する流量制御弁と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１流量計からの流量測定値が入力され、前記流量測定値に基づき前記原水の供給量を制御するための制御信号を前記供給ポンプに出力するインバータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の純水製造装置。

【請求項4】

供給ポンプにより原水を供給する供給工程と、
前記供給工程にて供給された前記原水を逆浸透膜により透過水と濃縮水とに分離する分離工程と、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が基準温度を超えた場合に、透過水路を流れる前記透過水の一部を、前記透過水路から分岐された１または２以上の循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す循環工程と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路において、第１流量計により、前記透過水の流量を測定する第１流量測定工程と、
前記第１流量測定工程において測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する供給制御工程と、を備え、
前記循環工程において、前記基準温度として複数の異なる基準温度を設定し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記複数の基準温度のうち最低の基準温度を超えた場合に、前記循環水路によって、前記透過水の一部を前記供給工程前の前記原水に戻すことを開始し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が前記複数の基準温度を超える毎に、前記循環水路による前記透過水の循環量を増量することを特徴とする純水製造方法。

【請求項5】

供給ポンプにより原水を供給する供給工程と、
前記供給工程にて供給された前記原水を逆浸透膜により透過水と濃縮水とに分離する分離工程と、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が基準温度を超えた場合に、透過水路を流れる前記透過水の一部を、前記透過水路から分岐された１または２以上の循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す循環工程と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路において、第１流量計により、前記透過水の流量を測定する第１流量測定工程と、
前記第１流量測定工程において測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する供給制御工程と、を備え、
前記循環工程は、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が第１基準温度を超えた場合に、前記透過水路を流れる前記透過水の一部を、第１循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が前記第１基準温度より高い第２基準温度を超えた場合に、前記透過水路を流れる前記透過水の一部を、第１循環水路及び第２循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す工程であることを特徴とする純水製造方法。

【請求項6】

前記逆浸透膜から排出されて濃縮水路を流れる前記濃縮水の流量を、第２流量計により測定する第２流量測定工程と、
前記第２流量測定工程において測定された前記濃縮水の流量が第２基準流量範囲から外れた場合に、前記第２流量計により測定される前記濃縮水の流量が前記第２基準流量範囲内になるように制御する流量制御工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の純水製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、純水製造装置及び純水製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に純水製造装置には、不純物の除去を目的として、原水を透過水と濃縮水とに分離するための逆浸透膜が備えられている。逆浸透膜は、有効圧を一定とした場合、水温が高くなると水の粘性が低下して透過水量が増大する。一方、水温が低くなると水の粘性が上昇して透過水量が減少する。このため、逆浸透膜は、冬期の水温低下を見越して、低水温でも十分な透過水量が得られるように装置構成や操業条件が設計されている。そのため、水温が上昇する夏期では、逆浸透膜の透過水量が上昇し、透過水量の設計値を超えてしまう問題がある。この問題に対処するため、その都度、逆浸透膜の有効圧力を下げて透過水量を調整する必要がある。

【0003】

ところで、逆浸透膜は、有効圧力を下げると不純物の阻止率が低下する特性がある。このため、逆浸透膜の有効圧力を例えば０．６ＭＰａ以上に設定し、不純物の阻止率が低下しない条件で操業を行う必要がある。しかし、上述のように夏期において水温の上昇に伴って有効圧力を低下させると、不純物の阻止率が低下し、透過水の水質が低下する問題がある。

【0004】

特許文献１には、原水を昇圧して並列に接続した複数個の逆浸透膜モジュール・ユニットに供給し、透過水を得る際に、原水の温度および／または透過水の水質に応じて逆浸透膜モジュール・ユニットの運転本数を制御する逆浸透処理装置の運転方法が記載されている。

【0005】

また、特許文献２には、給水中の不純物を除去する逆浸透膜部と、給水を逆浸透膜部へ供給するポンプと、逆浸透膜部からの透過水の流量を検知する流量センサと、ポンプの回転数を出力周波数に応じて可変させるインバータと、流量センサからの流量検知信号に基づいてインバータへ指令信号を出力する制御部とを備える水質改質システムが記載されている。

【0006】

また、特許文献３には、ろ過膜装置に通じる原水供給ラインに設けられる原水供給ポンプと、ろ過膜装置のろ過水ラインに設けられる流量発信器を有し、流量発信器から送信される流量信号に基づいて原水供給ポンプの回転数を制御し、ろ過水流量を一定にするろ過水流量制御手段と、ろ過膜装置の濃縮水ラインに設けられ濃縮水流量を一定にする濃縮水定流量弁と、ろ過膜装置と上記濃縮水定流量弁との間に介設され、濃縮水圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁と縮水定流量弁との間に介設される圧力指示器とを備える精製水製造装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００１－２３９１３４号公報

【文献】特開２００５－２９６９４５号公報

【文献】特開２０１３－１２８９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１では、数多くの逆浸透膜モジュール・ユニットを準備する必要があり、純水製造装置の設置スペースが増大する問題がある。また、特許文献２では、水温の変化に応じてポンプの回転数を制御するものであり、透過水量が水温に応じて変動するので、夏期に透過水量が増大するおそれがある。更に、特許文献３では、給水ポンプの回転数を制御してろ過膜への水量を一定にすることで水温の変動があってもろ過水量を一定に保つようにしており、ろ過膜の有効圧力が低下した場合は水質の悪化を招くおそれがある。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、夏期に水温が上昇した場合であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を過剰させない純水製造装置及び純水製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 原水を供給する原水供給路と、
前記原水供給路に設けられ、前記原水を供給する供給ポンプと、
前記供給ポンプによって供給された前記原水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜と、
前記逆浸透膜を透過した前記透過水が流れる透過水路と、
前記透過水路から分岐され、前記透過水の一部を前記原水供給路に返送可能な１または２以上の循環水路と、
前記循環水路にそれぞれ設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記循環水路毎に設定された基準温度を超えた場合に前記循環水路をそれぞれ開く１または２以上の開閉弁と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路に設置された第１流量計と、
前記第１流量計によって測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する制御部と、を備え、
前記循環水路として、第１循環水路及び第２循環水路の２つが備えられ、
前記開閉弁として、第１開閉弁と第２開閉弁の２つが備えられ、
前記第１開閉弁は、前記第１循環水路に設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が第１基準温度を超えた場合に前記第１循環水路を開く開閉弁であり、
前記第２開閉弁は、前記第２循環水路に設けられ、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記第１基準温度より高い第２基準温度を超えた場合に前記第２循環水路を開く開閉弁であることを特徴とする純水製造装置。
［２］ 前記逆浸透膜から排出された前記濃縮水が流れる濃縮水路と、
前記濃縮水路に設置された第２流量計と、
前記濃縮水路に設置され、前記第２流量計によって測定された前記濃縮水の流量があらかじめ設定された第２基準流量範囲から外れた場合に、前記第２流量計により測定される前記濃縮水の流量が前記第２基準流量範囲内になるように制御する流量制御弁と、を更に備えることを特徴とする［１］に記載の純水製造装置。
［３］ 前記制御部は、前記第１流量計からの流量測定値が入力され、前記流量測定値に基づき前記原水の供給量を制御するための制御信号を前記供給ポンプに出力するインバータであることを特徴とする［１］または［２］に記載の純水製造装置。

【0011】

［４］ 供給ポンプにより原水を供給する供給工程と、
前記供給工程にて供給された前記原水を逆浸透膜により透過水と濃縮水とに分離する分離工程と、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が基準温度を超えた場合に、透過水路を流れる前記透過水の一部を、前記透過水路から分岐された１または２以上の循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す循環工程と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路において、第１流量計により、前記透過水の流量を測定する第１流量測定工程と、
前記第１流量測定工程において測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する供給制御工程と、を備え、
前記循環工程において、前記基準温度として複数の異なる基準温度を設定し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が、前記複数の基準温度のうち最低の基準温度を超えた場合に、前記循環水路によって、前記透過水の一部を前記供給工程前の前記原水に戻すことを開始し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が前記複数の基準温度を超える毎に、前記循環水路による前記透過水の循環量を増量することを特徴とする純水製造方法。
［５］ 供給ポンプにより原水を供給する供給工程と、
前記供給工程にて供給された前記原水を逆浸透膜により透過水と濃縮水とに分離する分離工程と、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が基準温度を超えた場合に、透過水路を流れる前記透過水の一部を、前記透過水路から分岐された１または２以上の循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す循環工程と、
前記循環水路の分岐位置よりも下流側の前記透過水路において、第１流量計により、前記透過水の流量を測定する第１流量測定工程と、
前記第１流量測定工程において測定された前記透過水の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、前記第１流量計により測定される前記透過水の流量が前記第１基準流量範囲内になるように前記供給ポンプによる前記原水の供給量を制御する供給制御工程と、を備え、
前記循環工程は、前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が第１基準温度を超えた場合に、前記透過水路を流れる前記透過水の一部を、第１循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻し、
前記原水、前記透過水または前記濃縮水のいずれかの温度が前記第１基準温度より高い第２基準温度を超えた場合に、前記透過水路を流れる前記透過水の一部を、第１循環水路及び第２循環水路によって前記供給工程前の前記原水に戻す工程であることを特徴とする純水製造方法。
［６］ 前記逆浸透膜から排出されて濃縮水路を流れる前記濃縮水の流量を、第２流量計により測定する第２流量測定工程と、
前記第２流量測定工程において測定された前記濃縮水の流量が第２基準流量範囲から外れた場合に、前記第２流量計により測定される前記濃縮水の流量が前記第２基準流量範囲内になるように制御する流量制御工程と、
を更に備えることを特徴とする［４］乃至［５］の何れか一項に記載の純水製造方法。

【発明の効果】

【0013】

本発明の純水製造装置によれば、原水等の水温が基準温度を超える場合に自動的に開閉弁が開くことで、透過水量の増大のおそれがある高水温時に、透過水の一部が循環水路を経由して原水供給路に戻され、純水製造装置からユースポイントや後段の水処理装置に供給される透過水量の増大が抑制できる。また、透過水の一部が原水供給路に戻されることで、原水の水質が向上する。更に、第１流量計の流量値が第１基準流量範囲から外れた場合に、制御部が供給ポンプによる原水の供給量を制御することで、透過水量が第１基準流量範囲を維持するようにする。これにより、透過水の流量が必要以上に減少することが防止され、ユースポイントや後段の水処理装置に十分な量の透過水を供給できる。以上のように、本発明の純水製造装置によれば、高水温時であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0014】

また、本発明の純水製造装置によれば、第１循環水路及び第２循環水路と、第1開閉弁及び第2開閉弁とが備えられ、水温が上昇するにつれて第1循環水路に透過水が流れ、更に水温が上昇した場合には第1循環水路と第2循環水路とに透過水が流れるように構成されているので、水温の変化に応じて、原水供給路に戻す透過水量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0015】

更に、本発明の純水製造装置によれば、濃縮水路を流れる濃縮水の流量が第２基準流量範囲を外れた場合に、流量制御弁によって濃縮水の流量を適正な流量に制御する。これにより、例えば、濃縮水の流量が増大して透過水量の減少が懸念される場合であっても、濃縮水と透過水の水量比が適切な範囲に維持される。このため、逆浸透膜の操業条件を適正な範囲に維持でき、純水の品質を維持できる。

【0016】

更にまた、本発明の純水製造装置によれば、制御部がインバータであるので、第１流量計からの流量測定値に基づき原水の供給量を容易に制御できる。

【0017】

本発明の純水製造方法によれば、循環工程において、原水等の水温が基準温度を超える場合に、透過水の一部が原水に戻されるので、ユースポイントや後段の水処理装置に供給される透過水量の増大を抑制できる。また、透過水の一部が原水供給路に戻されることで、原水の水質が向上する。更に、第１流量測定工程及び供給制御工程において、透過水路と循環水路との分岐位置よりも下流側に設置された第1流量計の流量値が第１基準流量範囲から外れた場合に、供給ポンプによる原水の供給量を制御することで、透過水量が第１基準流量範囲を維持するようにする。これにより、透過水の流量が必要以上に減少することが防止され、ユースポイントや後段の水処理装置に十分な量の透過水を供給できる。以上のように、本発明の純水製造方法によれば、高水温時であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0018】

また、本発明の純水製造方法によれば、基準温度として複数の異なる基準温度を設定し、原水等の温度が複数の基準温度を超える毎に、循環水路による透過水の循環量を増量するので、水温の変化に応じて、原水供給路に戻す透過水量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0019】

更に、本発明の純水製造方法によれば、水温が上昇するにつれて第1循環水路に透過水が流れ、更に水温が上昇した場合には第1循環水路と第2循環水路とに透過水が流れるように構成されているので、水温の変化に応じて、原水供給路に戻す透過水量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0020】

更にまた、本発明の純水製造方法によれば、第２流量測定工程及び流量制御工程において、濃縮水路を流れる濃縮水の流量が第２基準流量範囲を外れた場合に、濃縮水の流量を適正な流量に制御する。これにより、例えば、濃縮水の流量が増大して透過水量の減少が懸念される場合であっても、濃縮水と透過水の水量比が適切な範囲に維持される。このため、逆浸透膜の操業条件を適正な範囲に維持でき、純水の品質を維持できる。

【0021】

本発明の純水製造方法によれば、原水等の温度が基準温度を超えた場合に、透過水の一部を原水に返送する。また、原水等の温度に応じて透過水の返送量を調整する。更に、原水への返送分を除いた透過水の残部の流量が、返送開始前の流量になるように、供給ポンプによる供給量を調整する。
これにより、夏期の高水温時に逆浸透膜を透過する透過水量が増大したとしても、ユースポイントや後段の水処理装置に供給される透過水量の増大が抑制できる。また、透過水の一部が原水供給路に戻されることで、原水の水質が向上する。更に、原水への返送分を除いた透過水の残部の流量を調整することで、透過水の極端な流量減少を予防する。
従って、本発明の純水製造方法によれば、高水温時であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の実施形態である純水製造装置の構成を説明する模式図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態の純水製造装置１及び純水製造方法について説明する。
図１に示すように、本実施形態の純水製造装置１には、原水供給路２、供給ポンプ３、原水Ｗ１を透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３に分離する逆浸透膜４、透過水Ｗ２が流れる透過水路５、透過水路５から分岐した循環水路６、循環水路６に設けられた開閉弁７、８、透過水路５に設けられた第１流量計９、および、供給ポンプ３を制御する制御部１０が備えられている。

【0024】

また、本実施形態の純水製造装置１には、図１に示すように、濃縮水Ｗ３が流れる濃縮水路１１が備えられている。濃縮水路１１には、第２流量計１２及び流量制御弁１３が備えられている。
更に、純水製造装置１の透過水路５には、水温計２０が備えられている。

【0025】

原水供給路２は、原水槽２ａと原水水路２ｂとから構成されている。原水槽２ａは、原水Ｗ１を一時的に貯留する槽である。原水水路２ｂは、原水Ｗ１を原水槽２ａから逆浸透膜４に流す流路である。原水水路２ｂの途中に、供給ポンプ３が配置されており、原水Ｗ１は供給ポンプ３によって加圧され、逆浸透膜４に送られる。

【0026】

供給ポンプ３は、原水Ｗ１を逆浸透膜４に供給するものである。供給ポンプ３の回転量によって逆浸透膜４への原水Ｗ１の供給量が制御され、逆浸透膜４に対する有効圧力が調整される。供給ポンプ３の回転量は、制御部１０によって制御される。

【0027】

逆浸透膜４は、原水Ｗ１を、透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３に分離させる。原水Ｗ１は、逆浸透膜４に通水されることによって、不純物が除去されて透過水Ｗ２とされる。除去された不純物は濃縮水Ｗ３に含有される。逆浸透膜４は、浸透膜（メンブレン）を何層にも重ねて海苔巻き状に巻き、容器に収めたスパイラル型モジュールを好適に使用できるが、これに限定されるものではない。また、逆浸透膜４には、透過水Ｗ２を流す透過水路５と、濃縮水Ｗ３を流す濃縮水路１１とが接続されている。

【0028】

透過水路５は、逆浸透膜４によって分離された透過水Ｗ２をユースポイント又は後段の水処理装置（以下 単に「ユースポイント等」と記す）に供給する水路である。透過水路５の途中には、循環水路６が接続されている。また、透過水路５には、水温計２０と第１流量計９とが設置されている。

【0029】

図１に示す純水製造装置１では、循環水路６として、第１循環水路６ａと第２循環水路６ｂの２つが備えられている。循環水路６の数は特に制限がなく、１以上であればよい。第１循環水路６ａ及び第２循環水路６ｂは、透過水路５の途中から分岐され、原水供給路２を構成する原水槽２ａまたは原水水路２ｂのいずれかに接続されている。循環水路６によって、透過水Ｗ２の一部を、原水供給路２に返送できるようになっている。

【0030】

循環水路６の途中には、開閉弁７、８が備えられている。第１循環水路６ａに第１開閉弁７が備えられ、第２循環水路６ｂには第２開閉弁８が備えられている。開閉弁７、８は、原水Ｗ１、透過水Ｗ２または濃縮水Ｗ３のいずれかの温度が、あらかじめ設定された基準温度を超えた場合に開く弁である。開閉弁７、８は例えば、水温に応じて自動で開閉する自動弁がよい。また、開閉弁７、８は、水温に応じて開度を可変にすることが可能な制御弁でもよい。

【0031】

第１開閉弁７は、原水Ｗ１、透過水Ｗ２または濃縮水Ｗ３のいずれかの温度が第１基準温度を超えた場合に開く開閉弁であり、第２開閉弁８は、原水Ｗ１、透過水Ｗ２または濃縮水Ｗ３のいずれかの温度が第２基準温度を超えた場合に開く開閉弁である。第２基準温度は、第１基準温度よりも高い温度に設定されている。基準温度、第１基準温度及び第２基準温度は、逆浸透膜の性能や純水製造装置の製造能力等に応じて適宜設定すればよい。

【0032】

第１開閉弁７、第２開閉弁８の開閉動作をさせる際に、原水Ｗ１、透過水Ｗ２または濃縮水Ｗ３のいずれかの温度を参照することにしたのは、原水Ｗ１、透過水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３の水温は逆浸透膜４の通過前後でほとんど変化しないので、いずれかの水温に基づいて開閉弁７、８を動作させればよいためである。

【0033】

水温計２０は、循環水路６との分岐位置よりも下流側の透過水路５に設置されており、透過水Ｗ２の水温を測定する。なお、水温計２０の設置位置は図１に示す位置に限定されるものではなく、原水水路２ｂや濃縮水路１１に設置されていてもよい。水温計２０が原水水路２ｂに設置される場合は原水Ｗ１の水温が測定され、濃縮水路１１に設置される場合は濃縮水Ｗ３の水温が測定される。この水温計２０によって測定された水温に基づいて、開閉弁７、８を動作させればよい。

【0034】

第１流量計９は、循環水路６との分岐位置よりも下流側の透過水路５に設置されており、透過水Ｗ２の流量を測定する。測定された透過水Ｗ２の流量は、制御部１０に出力される。

【0035】

制御部１０は、第１流量計９によって測定された透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲内になるように、供給ポンプ３による原水Ｗ１の供給量を制御する。制御部１０には、第１流量計９からの流量測定値が入力される。そして、制御部１０は、入力された流量測定値に基づき、原水Ｗ１の供給量を制御するための制御信号を前記供給ポンプ３に出力する。制御部１０は、インバータであることが好ましい。第１基準流量範囲は、逆浸透膜の性能や純水製造装置の製造能力等に応じて適宜設定すればよい。

【0036】

濃縮水路１１は、逆浸透膜４によって分離された濃縮水Ｗ３を流す水路である。濃縮水路１１は、原水槽２ａまたは原水水路２ｂのいずれかに接続されている。これにより、濃縮水Ｗ３を原水供給路２に返送できるようになっている。

【0037】

なお、濃縮水路１１の途中に排水路を分岐させておき、濃縮水Ｗ３の一部を純水製造装置１の外部に排出してもよい。あるいは、濃縮水路１１は、原水槽２ａおよび原水水路２ｂに接続することなく、濃縮水Ｗ３の全量を純水製造装置１の外部に排出するようにしてもよい。

【0038】

また、濃縮水路１１の途中には、第２流量計１２及び流量制御弁１３が設置されている。第２流量計１２は、濃縮水Ｗ３の流量を測定する。測定された濃縮水Ｗ３の流量は、流量制御弁１３に出力される。流量制御弁１３は、第２流量計１２によって測定された濃縮水Ｗ３の流量が、あらかじめ設定された第２基準流量範囲から外れた場合に、濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲内になるように、濃縮水Ｗ３の流量を制御する。第２基準流量範囲は、逆浸透膜の性能や純水製造装置の製造能力等に応じて適宜設定すればよい。

【0039】

次に、図１を参照しつつ、本実施形態の純水製造方法について説明する。本実施形態の純水製造方法は、供給ポンプ３により原水Ｗ１を供給する供給工程と、逆浸透膜４により原水Ｗ１を透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３とに分離する分離工程と、循環水路６によって透過水Ｗ２の一部を原水Ｗ１に戻す循環工程と、第１流量計９により透過水Ｗ２の流量を測定する第１流量測定工程と、供給ポンプ３によって原水Ｗ１の供給量を制御する供給制御工程と、を行う。

【0040】

また、本実施形態の純水製造方法は、第２流量計１２により濃縮水Ｗ３の流量を測定する第２流量測定工程と、濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲内になるように制御する流量制御工程とを行ってもよい。以下、各工程について説明する。

【0041】

まず、供給工程では、原水槽２ａに貯留された原水Ｗ１を、原水水路２ｂを通じて逆浸透膜４に供給する。この際、供給ポンプ３を作動させて、逆浸透膜４に供給する原水Ｗ１の有効圧力を調整する。有効圧力は、逆浸透膜４の阻止率が低くなりすぎないように調整する。

【0042】

次に、分離工程では、逆浸透膜４によって、原水Ｗ１を透過水Ｗ２と濃縮水Ｗ３とに分離する。原水Ｗ１を逆浸透膜４に通すことによって、不純物量が低減された透過水Ｗ２が得られる。一方、濃縮水Ｗ３には不純物が濃縮される。透過水Ｗ２は透過水路５に送られ、濃縮Ｗ３は濃縮水路１１に送られる。

【0043】

次に、循環工程では、原水Ｗ１、透過水Ｗ２または濃縮水Ｗ３のいずれか（以下、原水Ｗ１等という）の温度が基準温度を超えた場合に、循環水路６によって透過水Ｗ２の一部を供給工程前の原水Ｗ１に戻す。一方、原水Ｗ１等の温度が基準温度以下の場合は、透過水Ｗ２の一部を原水Ｗ１に戻さずに、透過水Ｗ２の全部をユースポイント等に供給する。循環水路６に透過水Ｗ２を流す場合は、開閉弁７、８を作動させることによって透過水Ｗ２を循環水路６に流すようにする。原水Ｗ１の水温が基準温度を超えると、原水Ｗ１の粘度が低下して、透過水Ｗ２の量が過剰になる。そこで循環工程では、この過剰分の透過水Ｗ２を原水Ｗ１に戻す操作を行う。

【0044】

原水Ｗ１の水温が上昇するにつれて、原水Ｗ１の粘度が低下するので、原水Ｗ１の水温の上昇に応じて、透過水Ｗ２の返送量を増やすとよい。そこで、循環工程では、基準温度として複数の異なる基準温度を設定し、原水Ｗ１等の温度が、複数の基準温度のうち最低の基準温度を超えた場合に、循環水路６によって、透過水Ｗ２の一部を供給工程前の原水Ｗ１に戻すことを開始し、原水Ｗ１等の温度が複数の基準温度を超える毎に、循環水路６による透過水Ｗ２の循環量を増量してもよい。なお、原水Ｗ１等のいずれかの温度が最低の基準温度以下の場合は、透過水Ｗ２の一部を原水Ｗ１に戻さずに、透過水Ｗ２の全部をユースポイント等に供給すればよい。

【0045】

この場合、１つの循環水路６を用いて透過水Ｗ２の循環を開始するとともに循環水量を増量してもよい。循環水路６に設ける開閉弁としては、例えば、開度を可変可能な制御弁を用いるとよい。

【0046】

また、２以上の循環水路６を用い、１つ目の循環水路によって透過水Ｗ２の循環を開始し、更に水温が上昇した場合は残りの循環水路を順次開通させることで循環水量を増量してもよい。それぞれの循環水路６に設ける開閉弁としては、例えば、開閉状態を「開」と「閉」の２つに切り替え可能な弁を用いるとよい。

【0047】

以下、図１に示す純水製造装置１における循環工程を説明する。図１では、循環水路６として第１循環水路６ａ及び第２循環水路６ｂの２つが備えられている。そこで、基準温度として、第１基準温度と第２基準温度の２つを設定する。第２基準温度は、第１基準温度よりも高い温度に設定する。

【0048】

そして、原水Ｗ１等の温度が第１基準温度を超えた場合に、第１開閉弁７を開かせて、透過水Ｗ２の一部を、第１循環水路６ａによって供給工程前の原水Ｗ１に戻す。更に原水Ｗ１等の水温が上昇して、原水Ｗ１等の温度が第２基準温度を超えた場合には、更に第２開閉弁８を開かせて、透過水Ｗ２の一部を第１循環水路６ａ及び第２循環水路６ｂによって供給工程前の原水Ｗ１に戻す。

【0049】

第１循環水路６ａ及び第２循環水路６ｂによって返送されなかった透過水Ｗ２の残部は、そのまま透過水路５を流れ、ユースポイント等に送られる。

【0050】

次に、第１流量測定工程では、第１流量計９によって透過水Ｗ２の流量を測定する。第１流量計９は、循環水路６の分岐位置よりも下流側の透過水路５に配置されている。このため、透過水Ｗ２の一部が循環水路６によって返送されているときは、第１流量計９は透過水Ｗ２の残部の流量を測定する。また、透過水Ｗ２が循環水路６によって返送されないときは、第１流量計９によって透過水Ｗ２の全部の流量を測定する。第１流量計９によって測定された透過水Ｗ２の流量測定値は、制御部１０に送られる。

【0051】

次に、供給制御工程では、第１流量測定工程において測定された透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲から外れた場合に、制御部１０がこれを検知して、透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲内になるように、供給ポンプ３による原水Ｗ１の供給量を制御する。透過水Ｗ２の一部を循環水路６によって原水Ｗ１に戻した場合、ユースポイント等に供給される透過水Ｗ２の水量が減少し、ユースポイント等において水不足が生じることがある。そのため、透過水Ｗ２の流量の適正範囲である第１基準流量範囲を設定し、透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲から外れる場合は、これを制御部１０が検知して、供給ポンプ３に制御信号を送り、原水Ｗ１の供給量を調整する。

【0052】

例えば、透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲を下回る場合は、制御部１０が供給ポンプ３に制御信号を送り、原水Ｗ１の供給量を増加させる。この場合、逆浸透膜４における原水Ｗ１の有効圧力が高まり、逆浸透膜４の阻止率を高く維持したまま透過水Ｗ２の水量を増加できる。また、透過水Ｗ２の流量が第１基準流量範囲を超える場合は、制御部１０が供給ポンプ３に制御信号を送り、原水Ｗ１の供給量を減少させる。

【0053】

次に、第２流量測定工程では、第２流量計１２により、濃縮水路１１を流れる濃縮水Ｗ３の流量を測定する。第２流量計１２によって測定された濃縮水Ｗ３の流量測定値は、流量制御弁１３に送られる。

【0054】

次に、流量制御工程では、第２流量測定工程において測定された濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲を外れた場合に、濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲内になるように制御する。供給ポンプ３によって原水Ｗ１の供給量を増加させると、濃縮水Ｗ３の流量が増大する一方で、透過水Ｗ２の流量の減少が懸念される場合がある。そこで、第２流量計１２によって濃縮水Ｗ３の流量を監視し、これが適正な範囲から外れる場合は、流量制御弁１３を作動させて濃縮水Ｗ３の流量を低下させることにより、透過水Ｗ２の流量と濃縮水Ｗ３との流量バランスを適切な範囲にする。これにより、逆浸透膜４の操業条件を適正な範囲に維持できるようになる。

【0055】

以上説明したように、本実施形態の純水製造装置１によれば、原水Ｗ１等の水温が基準温度を超える場合に自動的に開閉弁７、８が開くことで、透過水量の増大のおそれがある高水温時に、透過水Ｗ２の一部が循環水路６を経由して原水供給路２に戻され、純水製造装置１からユースポイント等に供給される透過水量の増大が抑制できる。また、透過水Ｗ２の一部が原水供給路２に戻されることで、原水Ｗ１の水質が向上する。更に、第１流量計９の流量値が第１基準流量範囲から外れた場合に、制御部１０が供給ポンプ３による原水Ｗ１の供給量を制御することで、分岐後の透過水量が第１基準流量範囲を維持するようにする。これにより、透過水Ｗ２の流量が必要以上に減少することが防止され、ユースポイント等に十分な量の透過水を供給できる。以上のように、本実施形態の純水製造装置１によれば、高水温時であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0056】

また、本実施形態の純水製造装置１によれば、水温が上昇するにつれて第1循環水路６ａに透過水Ｗ２が流れ、更に水温が上昇した場合には第1循環水路６ａと第2循環水路６ｂとに透過水Ｗ２が流れるように構成されているので、水温の変化に応じて、原水供給路２に戻す透過水量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0057】

更に、本実施形態の純水製造装置１によれば、濃縮水路１１を流れる濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲を外れた場合に、流量制御弁１３によって濃縮水Ｗ３の流量を適正な流量に制御する。これにより、例えば、濃縮水Ｗ３の流量が増大して透過水Ｗ２の流量の減少が懸念される場合であっても、濃縮水Ｗ３と透過水Ｗ２の水量比が適切な範囲に維持される。このため、逆浸透膜４の操業条件を適正な範囲に維持でき、純水の品質を維持できる。

【0058】

更にまた、本実施形態の純水製造装置１によれば、制御部１０がインバータであるので、第１流量計９からの流量測定値に基づき原水Ｗ１の供給量を容易に制御できる。

【0059】

また、本実施形態の純水製造方法によれば、循環工程において、原水Ｗ１等の水温が基準温度を超える場合に、透過水Ｗ２の一部を原水Ｗ１に戻すので、ユースポイント等に供給される透過水量の増大が抑制できる。また、透過水Ｗ２の一部が原水供給路２に戻されることで、原水Ｗ１の水質が向上する。更に、第１流量測定工程及び供給制御工程において、透過水路５と循環水路６との分岐位置よりも下流側に設置された第1流量計９の流量値が第１基準流量範囲から外れた場合に、供給ポンプ３による原水の供給量を制御することで、透過水量が第１基準流量範囲内に維持される。これにより、透過水Ｗ２の流量が必要以上に減少することが防止され、ユースポイント等に十分な量の透過水Ｗ２を供給できる。以上のように、本実施形態の純水製造方法によれば、高水温時であっても、純水の水質を低下させず、かつ、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0060】

また、本実施形態の純水製造方法によれば、基準温度として複数の異なる基準温度を設定し、原水Ｗ１等の温度が複数の基準温度を超える毎に、循環水路６による透過水Ｗ２の循環量を増量するので、水温の変化に応じて、原水供給路２に戻す透過水Ｗ２の量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0061】

更に、本実施形態の純水製造方法によれば、水温が上昇するにつれて第１循環水路６ａに透過水が流れ、更に水温が上昇した場合には第１循環水路６ａと第２循環水路６ｂとに透過水Ｗ２が流れるように構成されているので、水温の変化に応じて、原水供給路２に戻す透過水Ｗ２の量を調整でき、純水の生産量を適正な範囲に維持することができる。

【0062】

更にまた、本実施形態の純水製造方法によれば、第２流量測定工程及び流量制御工程において、濃縮水Ｗ３の流量が第２基準流量範囲から外れた場合に、濃縮水Ｗ３の流量を適正な流量に制御する。これにより、濃縮水Ｗ３の流量が増大して透過水Ｗ２の流量の減少が懸念される場合であっても、濃縮水Ｗ３と透過水Ｗ２の水量比が適切な範囲に維持される。このため、逆浸透膜４の操業条件を適正な範囲に維持でき、純水の品質を維持できる。

【実施例】

【0063】

図１に示す純水製造装置において、原水の水温を２５℃、２８℃、３０℃、３２℃及び３５℃に徐々に上昇させた場合の、透過水の流量と逆浸透膜の有効圧力との関係を調査した。結果を表１に示す。
表１に示すように、原水の温度が上昇するにつれて、水の粘性係数が低下し、水の粘度は低下する。

【0064】

比較例は、循環水路による透過水の返送を行わなかった例である。比較例では、原水の温度によらずに供給ポンプの回転量を一定量にして稼働させた。

【0065】

表１に示すように、比較例では水温が上昇し、水の粘度が低下するにつれて、各温度での透過水の流量（第１流量計による流量値）が増大した。一方、逆浸透膜（ＲＯ膜）の有効圧力は、水温が上昇し、水の粘度が低下するにつれて、低下した。特に、水温が３５℃になると、有効圧力が０．５７５ＭＰａとなり、逆浸透膜の阻止率が低下し、透過水（純水）の不純物量が増大した。

【0066】

一方、実施例は、循環水路による透過水の返送を行なった例である。実施例では、第１基準温度を２８℃に設定し、第２基準温度を３２℃に設定した。また、実施例では、制御部により、供給ポンプの回転量を増大させて原水の供給量を制御した。これにより、逆浸透膜（ＲＯ膜）の有効圧力は０．７２１～０．７６４ＭＰａの範囲に維持された。

【0067】

表１に示すように、実施例では、原水の温度が２８℃になったときに、第１開閉弁が開いて第１循環水路によって透過水を原水槽に返送した。また、原水の温度が３２℃になったときに、更に第２開閉弁が開き、第２循環水路によって透過水を原水槽に返送した。このため、表１に示すように、透過水の返送量は水温の上昇とともに増加した。これにより、第１流量計による透過水の流量値は９５～１０２ｍ^３／ｈの範囲に維持された。また、実施例では逆浸透膜（ＲＯ膜）の有効圧力が０．７２１～０．７６４ＭＰａの範囲に維持されたため、逆浸透膜の阻止率が低下せず、透過水（純水）の不純物量は低いままだった。

【0068】

【表1】

【符号の説明】

【0069】

１…純水製造装置、２…原水供給路、２ａ…原水槽、２ｂ…原水水路、３…供給ポンプ、４…逆浸透膜、５…透過水路、６…循環水路、６ａ…第１循環水路、６ｂ…第２循環水路、７…第１開閉弁（開閉弁）、８…第２開閉弁（開閉弁）、９…第１流量計、１０…制御部、１１…濃縮水路、１２…第２流量計、１３…流量制御弁、２０…水温計、Ｗ１…原水、Ｗ２…透過水、Ｗ３…濃縮水。

【図1】