(57)【要約】【課題】複数の膜処理装置を直結した水処理システムにおいて、高価な処理水圧力センサを用いずに安定した運転を可能とする。【解決手段】水処理システム１は、供給水Ｗ２から第１透過水Ｗ６を製造する第１純水ユニット７と、供給水Ｗ２を第１純水ユニット７に向けて吐出する第１ポンプ５と、第１純水ユニット７で製造された第１透過水Ｗ６の流量を検出流量値として出力する流量検出手段ＦＭ２と、第１純水ユニット７で製造された第１透過水Ｗ６から第２透過水Ｗ１０を製造する第２逆浸透膜モジュール１３と、第１透過水Ｗ６を第２逆浸透膜モジュール１３に向けて吐出する第２加圧ポンプ１１と、流量検出手段ＦＭ２から出力された検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、第１ポンプ５を駆動する第１制御部と、第２ポンプ１１から吐出される第１透過水Ｗ６の圧力が所定値となるように第２ポンプ１１を駆動する第２制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給水から第１透過水を製造する第１純水ユニットと、
供給水を前記第１純水ユニットに向けて吐出する第１ポンプと、
前記第１純水ユニットで製造された第１透過水の流量を検出流量値として出力する流量検出手段と、
前記第１純水ユニットで製造された第１透過水から第２透過水を製造する第２純水ユニットと、
第１透過水を前記第２純水ユニットに向けて吐出する第２ポンプと、
前記流量検出手段から出力された検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記第１ポンプを駆動する第１制御部と、
前記第２ポンプから吐出される第１透過水の圧力が所定値となるように前記第２ポンプを駆動する第２制御部と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記第２純水ユニットに供給される第１透過水の圧力を検出圧力値として出力する圧力検出手段を更に備え、
前記第２制御部は、前記圧力検出手段から出力された検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記第２ポンプを駆動する、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記第２制御部は、駆動周波数を固定して、前記第２ポンプを駆動する、請求項１に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程、電子部品や医療器具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、地下水や水道水等の原水（延いては、供給水）を、膜分離装置としての逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜処理することにより製造される。
【０００３】
従来、供給水をＲＯ膜モジュール及び電気式脱イオン装置により処理して純水を製造する水処理システムが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、供給水を直列に接続された２つのＲＯ膜モジュールにより処理して純水を製造する水処理システムも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５９３７６号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５６５０号公報
【特許文献３】特許第６０５６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つのＲＯ膜モジュールが直列に接続された水処理システムにおいて、２つのＲＯ膜モジュールを中間タンクなしで直結して運転する際に、前段後段でそれぞれ定流量フィードバック制御をすると、誤差等で流量バランスが崩れるため、安定して運転できなかった。そのため前段で処理水圧力フィードバック制御をする必要があったが、そのためには、高価な処理水圧力センサが必要であった。
【０００６】
本発明は、複数の膜処理装置を直結した水処理システムにおいて、高価な処理水圧力センサを用いなくても、安定した運転をすることが可能な水処理システム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】
【０００７】
本発明は、供給水から第１透過水を製造する第１純水ユニットと、供給水を前記第１純水ユニットに向けて吐出する第１ポンプと、前記第１純水ユニットで製造された第１透過水の流量を検出流量値として出力する流量検出手段と、前記第１純水ユニットで製造された第１透過水から第２透過水を製造する第２純水ユニットと、第１透過水を前記第２純水ユニットに向けて吐出する第２ポンプと、前記流量検出手段から出力された検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記第１ポンプを駆動する第１制御部と、前記第２ポンプから吐出される第１透過水の圧力が所定値となるように前記第２ポンプを駆動する第２制御部と、を備える水処理システムに関する。
【０００８】
また、上記の水処理システムは、前記第２純水ユニットに供給される第１透過水の圧力を検出圧力値として出力する圧力検出手段を更に備え、前記第２制御部は、前記圧力検出手段から出力された検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記第２ポンプを駆動することが好ましい。
【０００９】
また、上記の水処理システムは、前記第２制御部は、駆動周波数を固定して、前記第２ポンプを駆動することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の膜処理装置を直結した水処理システムにおいて、高価な処理水圧力センサを用いなくても、安定した運転をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態で用いられる流量調整弁に係る圧力と流量の関係を示す図である。
【図３】第１膜処理装置Ｄ１が実行する、第１加圧ポンプ５の定流量フィードバック制御の動作を示す図である。
【図４】第２膜処理装置Ｄ２が実行する、第２加圧ポンプ１１の定圧フィードバック制御の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔１  第１実施形態〕
以下、図１〜図４を参照することにより、本発明の第１実施形態に係る水処理システム１について詳述する。
【００１３】
〔１．１  実施形態の構成〕
図１は、本実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。
図１に示すように、水処理システム１は、第１膜処理装置Ｄ１と、第２膜処理装置Ｄ２と、制御部３０（第１制御部、第２制御部）と備える。
また、第１膜処理装置Ｄ１は、給水ポンプ２と、給水側インバータ３と、給水圧力調整弁４と、第１圧力センサＰＳ１と、第１加圧ポンプ５（第１ポンプ）と、第１加圧側インバータ６（第１インバータ）と、第２圧力センサＰＳ２と、第１逆浸透膜モジュール７（第１純水ユニット）と、第１流量調整弁８と、排水流量調整弁９と、第１流量センサＦＭ１と、第２流量センサＦＭ２（流量検出手段）と、第１三方弁１０とを備える。
【００１４】
また、第１膜処理装置Ｄ１は、ラインとして、給水ラインＬ１と、第１供給水ラインＬ２と、第１濃縮水ラインＬ３と、循環水ラインＬ４と、濃縮排水ラインＬ５と、第１透過水ラインＬ６とを備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、その由来（出所）やその水質によらず、給水ラインＬ１、第１濃縮水ラインＬ３又は循環水ラインＬ４を流通する水を、「給水」ともいい、第１濃縮水ラインＬ３、循環水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ５を流通する水を、「濃縮水」ともいう。
【００１５】
給水ラインＬ１は、給水Ｗ１を、第１供給水ラインＬ２との合流部である接続部Ｊ１まで供給するラインである。給水ラインＬ１の上流側の端部は、給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。給水ラインＬ１には、上流側から下流側に向けて順に、給水ポンプ２、給水圧力調整弁４、接続部Ｊ１が設けられている。
【００１６】
なお、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１には、給水Ｗ１の供給源（不図示）から直接供給される給水に限らず、例えば、給水Ｗ１を濾過処理装置（除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置等）、硬水軟化装置等の前処理装置により前処理された給水も含まれる。
【００１７】
給水ポンプ２は、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１を吸入し、第１供給水Ｗ２として第１加圧ポンプ５へ向けて圧送（吐出）する装置である。給水ポンプ２には、給水側インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。給水ポンプ２は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
【００１８】
給水側インバータ３は、給水ポンプ２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。給水側インバータ３は、制御部３０と電気的に接続されている。給水側インバータ３には、制御部３０から指令信号が入力される。給水側インバータ３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、給水ポンプ２に出力する。
【００１９】
給水圧力調整弁４は、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１の圧力を調整する弁である。給水圧力調整弁４は、制御部３０と電気的に接続されている。給水圧力調整弁４の開度は、制御部３０により制御される。給水圧力調整弁４は、例えば電磁弁でもよい。
とりわけ本実施形態において、給水圧力調整弁４の開度は、後述の第１圧力センサＰＳ１によって測定される第１供給水Ｗ２の圧力値が一定値となるような開度に調整される。
【００２０】
第１供給水ラインＬ２は、給水Ｗ１を、第１供給水Ｗ２として第１逆浸透膜モジュール７に供給するラインである。第１供給水ラインＬ２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第１供給水ラインＬ２の下流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の一次側入口ポートに接続されている。第１供給水ラインＬ２には、上流側から下流側に向けて順に、接続部Ｊ１、第１圧力センサＰＳ１、第１加圧ポンプ５、第２圧力センサＰＳ２、第１逆浸透膜モジュール７が設けられている。
【００２１】
第１圧力センサＰＳ１は、第１供給水ラインＬ２中、接続部Ｊ１から第１加圧ポンプ５までの給水Ｗ１の圧力を検出する機器である。第１圧力センサＰＳ１で検出された第１供給水Ｗ２の圧力（以下、「第１検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。
【００２２】
第１加圧ポンプ５は、第１供給水ラインＬ２に設けられる。第１加圧ポンプ５は、第１供給水ラインＬ２において、給水Ｗ１を吸入し、第１供給水Ｗ２として、第１逆浸透膜モジュール７へ向けて圧送（吐出）する装置である。第１加圧ポンプ５には、第１加圧側インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。第１加圧ポンプ５は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
とりわけ本実施形態において、第１加圧ポンプ５は、後述の第２流量センサＦＭ２によって測定される第１透過水Ｗ６の流量値が一定となるような回転速度で駆動される。
【００２３】
第１加圧側インバータ６は、第１加圧ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第１加圧側インバータ６は、制御部３０と電気的に接続されている。第１加圧側インバータ６には、制御部３０から指令信号が入力される。第１加圧側インバータ６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、第１加圧ポンプ５に出力する。
【００２４】
第１逆浸透膜モジュール７は、第１加圧ポンプ５から吐出された第１供給水Ｗ２を、溶存塩類が除去された第１透過水Ｗ６と、溶存塩類が濃縮された第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。第１逆浸透膜モジュール７は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第１逆浸透膜モジュール７は、これらＲＯ膜エレメントにより第１供給水Ｗ２を膜分離処理し、第１濃縮水Ｗ３及び第１透過水Ｗ６を製造する。
【００２５】
第１濃縮水ラインＬ３は、第１逆浸透膜モジュール７で分離された第１濃縮水Ｗ３を送出するラインである。第１濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の一次側出口ポートに接続されている。また、第１濃縮水ラインＬ３の下流側は、接続部Ｊ２において、循環水ラインＬ４及び濃縮排水ラインＬ５に分岐している。第１濃縮水ラインＬ３には、上流側から下流側に向けて順に、第１流量調整弁８、接続部Ｊ２が設けられている。
【００２６】
第１流量調整弁８は、当該第１流量調整弁８における差圧によらず、実質的に定流量の第１濃縮水Ｗ３を流通させる定流量要素と、当該第１流量調整弁８における差圧に実質的に比例して第１濃縮水Ｗ３の流量が高くなる比例要素とを備える。第１流量調整弁８における差圧は、具体的には、第１流量調整弁８の前後のラインの水圧の差圧である。定流量要素は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持し、例えば水ガバナの名称で呼ばれるものを用いてもよい。また、比例要素としては、例えばオリフィスの名称で呼ばれるものを用いてもよく、オリフィスから流れる第１濃縮水Ｗ３の流量が、当該第１流量調整弁８における差圧に比例する。
【００２７】
図２は、第１逆浸透膜モジュール７の入口圧力と、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量との関係の例を示すグラフである。第１流量調整弁８は、定流量要素を備えることから、入口圧力が発生すると、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量は一気にＡ点まで上昇する。すなわち近似的には、入口圧力の発生と同時にＡ点の高さの流量が第１流量調整弁８に流れる。同時に、第１流量調整弁８は比例要素を備えることから、以降、入口圧力が上昇するに従い、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量は、一次関数的に上昇する。
【００２８】
なお、第１流量調整弁８において、定流量要素と比例要素とは一体的に構成されていてもよく、別体として構成されていてもよい。一体的に構成されている場合には、例えば、比例要素の流れ方向が、第１流量調整弁８の長軸方向と一致し、定流量要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向に直交するように構成してもよい。あるいは、比例要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向に直交し、定流量要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向と一致するように構成してもよい。あるいは、定流量要素の流れ方向と比例要素の流れ方向が、共に第１流量調整弁８の長軸方向と一致するように構成してもよい。
【００２９】
循環水ラインＬ４は、第１濃縮水ラインＬ３に接続され、給水としての濃縮水（循環水Ｗ４）を給水ラインＬ１に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインＬ４は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３を循環水Ｗ４として、第１供給水ラインＬ２における第１加圧ポンプ５よりも上流側に返送（循環）させるラインである。循環水ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ２において第１濃縮水ラインＬ３に接続されている。また、循環水ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、給水ラインＬ１及び第１供給水ラインＬ２に接続されている。
【００３０】
濃縮排水ラインＬ５は、第１濃縮水ラインＬ３に接続され、濃縮排水Ｗ５としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインＬ５は、接続部Ｊ２において第１濃縮水ラインＬ３に接続され、第１逆浸透膜モジュール７で分離された第１濃縮水Ｗ３を、濃縮排水Ｗ５として装置外（系外）に排出するラインである。濃縮排水ラインＬ５には、排水流量調整弁９と第１流量センサＦＭ１が設けられる。
【００３１】
第１流量センサＦＭ１は、濃縮排水ラインＬ５を流通する濃縮排水Ｗ５の流量を第１検出流量値として検出する機器である。第１流量センサＦＭ１は、濃縮排水ラインＬ５に接続されている。第１流量センサＦＭ１は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流量センサＦＭ１で検出された濃縮排水Ｗ５の第１検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第１流量センサＦＭ１として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【００３２】
排水流量調整弁９は、濃縮排水ラインＬ５から装置外に排出される濃縮排水Ｗ５の流量を調節する弁である。排水流量調整弁９は、制御部３０と電気的に接続されている。排水流量調整弁９の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を排水流量調整弁９に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ５の排水流量を調節することができる。
とりわけ本実施形態において、排水流量調整弁９の開度は、後述の第１流量センサＦＭ１によって測定される濃縮排水Ｗ５の流量値が一定値となるような開度に調整される。
【００３３】
第１透過水ラインＬ６は、第１逆浸透膜モジュール７で分離（製造）された第１透過水Ｗ６を送出するラインである。第１透過水ラインＬ６の上流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の二次側ポートに接続されている。第１透過水ラインＬ６の下流側の端部は、第１三方弁１０に接続されている。第１透過水ラインＬ６には、第２流量センサＦＭ２（以下、「第２流量検出手段」とも呼称する）が設置される。
【００３４】
第２流量センサＦＭ２は、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の流量を第２検出流量値として検出する機器である。第２流量センサＦＭ２は、第１透過水ラインＬ６に接続されている。第２流量センサＦＭ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２流量センサＦＭ２で検出された第１透過水Ｗ６の第２検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第２流量センサＦＭ２として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【００３５】
第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６と、第１透過排水ラインＬ７と、第２膜処理装置Ｄ２に第２供給水Ｗ８を供給する第２供給水ラインＬ８とを接続する。第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６を流れる第１透過水Ｗ６の供給先を、第１透過排水ラインＬ７と第２膜処理装置Ｄ２とで切り替える。すなわち、第１三方弁１０により第１透過水ラインＬ６から第１透過排水ラインＬ７への流路を閉止した状態では、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量が、第２供給水ラインＬ８側に流れる。第１三方弁１０が流路を切り替えると、第１三方弁１０により第１透過水ラインＬ６から第２供給水ラインＬ８への流路を閉止した状態では、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量が、第１透過排水ラインＬ７側に流れる。このように、第１三方弁１０は、第１透過排水ラインＬ７と第２供給水ラインＬ８とで流路を切り替える。
【００３６】
第２膜処理装置Ｄ２は、第３圧力センサＰＳ３（圧力検出手段）と、第２加圧ポンプ１１（第２ポンプ）と、第２加圧側インバータ１２（第２インバータ）と、第２逆浸透膜モジュール１３（第２純水ユニット）と、第２流量調整弁１４と、第３流量センサＦＭ３と、第２三方弁１５と、第４流量センサＦＭ４とを備える。
【００３７】
また、第２膜処理装置Ｄ２は、ラインとして、第２供給水ラインＬ８と、第２濃縮水ラインＬ９と、第２透過水ラインＬ１０と、第２透過排水ラインＬ１１と、第３透過水ラインＬ１２とを備える。
【００３８】
第２供給水ラインＬ８は、第２供給水Ｗ８を、第２逆浸透膜モジュール１３に供給するラインである。第２供給水ラインＬ８の上流側の端部は、第１三方弁１０に接続されている。第２供給水ラインＬ８の下流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３の一次側入口ポートに接続されている。第２供給水ラインＬ８には、上流側から下流側に向けて順に、第３圧力センサＰＳ３と、第２加圧ポンプ１１とが設けられている。
【００３９】
第３圧力センサＰＳ３は、第２供給水ラインＬ８中、第１三方弁１０から第２加圧ポンプ１１までの第２供給水Ｗ８の圧力を検出する機器である。第３圧力センサＰＳ３で検出された第２供給水Ｗ８の圧力（以下、「第３検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。
【００４０】
第２加圧ポンプ１１は、第２供給水ラインＬ８において、第２供給水Ｗ８を吸入し、第２逆浸透膜モジュール１３へ向けて圧送（吐出）する装置である。第２加圧ポンプ１１には、第２加圧側インバータ１２から周波数が変換された駆動電力が供給される。第２加圧ポンプ１１は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
とりわけ本実施形態において、第２加圧ポンプ１１は、第３圧力センサＰＳ３によって測定される第２供給水Ｗ８の圧力値が一定となるような回転速度で駆動される。
【００４１】
第２加圧側インバータ１２は、第２加圧ポンプ１１に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第２加圧側インバータ１２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２加圧側インバータ１２には、制御部３０から指令信号が入力される。第２加圧側インバータ１２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、第２加圧ポンプ１１に出力する。
【００４２】
第２逆浸透膜モジュール１３は、第２加圧ポンプ１１から吐出された第２供給水Ｗ８を、溶存塩類が除去された第２透過水Ｗ１０と、溶存塩類が濃縮された第２濃縮水Ｗ９とに膜分離処理する設備である。第２逆浸透膜モジュール１３は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第２逆浸透膜モジュール１３は、これらＲＯ膜エレメントにより第２供給水Ｗ８を膜分離処理し、第２濃縮水Ｗ９及び第２透過水Ｗ１０を製造する。
【００４３】
第２濃縮水ラインＬ９は、第２逆浸透膜モジュール１３で分離された第２濃縮水Ｗ９を送出するラインである。第２濃縮水ラインＬ９の上流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３の一次側出口ポートに接続されている。第２濃縮水ラインＬ９には、上流側から下流側に向けて順に、第２流量調整弁１４、第３流量センサＦＭ３が設けられている。
【００４４】
第２流量調整弁１４は、当該第２流量調整弁１４における差圧によらず、実質的に定流量の第２濃縮水Ｗ９を流通させる定流量要素と、当該第２流量調整弁１４における差圧に実質的に比例して第２濃縮水Ｗ９の流量が高くなる比例要素とを備える。
なお、第２流量調整弁１４の構成及び機能は、第１流量調整弁８と同一であるため、その説明を省略する。
【００４５】
第３流量センサＦＭ３は、第２濃縮水ラインＬ９を流通する第２濃縮水Ｗ９の流量を第３検出流量値として検出する機器である。第３流量センサＦＭ３は、制御部３０と電気的に接続されている。第３流量センサＦＭ３で検出された第２濃縮水Ｗ９の第３検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第３流量センサＦＭ３として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【００４６】
第２透過水ラインＬ１０は、第２逆浸透膜モジュール１３で分離（製造）された第２透過水Ｗ１０を送出するラインである。第２透過水ラインＬ１０の上流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３の二次側ポートに接続されている。第２透過水ラインＬ１０の下流側の端部は、第２三方弁１５に接続されている。第２透過水ラインＬ１０には、第４流量センサＦＭ４（以下、「第４流量検出手段」とも呼称する）が設置される。
【００４７】
第４流量センサＦＭ４は、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の流量を第４検出流量値として検出する機器である。第４流量センサＦＭ４は、制御部３０と電気的に接続されている。第４流量センサＦＭ４で検出された第２透過水Ｗ１０の第４検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第４流量センサＦＭ４として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車（不図示）を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
【００４８】
第２三方弁１５は、第２透過水ラインＬ１０と、第２透過排水ラインＬ１１と、第３透過水ラインＬ１２とを接続する。第２三方弁１５は、第２透過水ラインＬ１０を流れる第２透過水Ｗ１０の供給先を、第２透過排水ラインＬ１１と第３透過水ラインＬ１２とで切り替える。すなわち、第２三方弁１５により第２透過水ラインＬ１０から第２透過排水ラインＬ１１への流路を閉止した状態では、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の全量が、第３透過水ラインＬ１２側に流れる。第２三方弁１５が流路を切り替えると、第２三方弁１５により第２透過水ラインＬ１０から第３透過水ラインＬ１２への流路を閉止した状態では、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の全量が、第２透過排水ラインＬ１１側に流れる。このように、第２三方弁１５は、第２透過排水ラインＬ１１と第３透過水ラインＬ１２とで流路を切り替える。
【００４９】
第３透過水ラインＬ１２は、第２三方弁１５で分離された第３透過水Ｗ１２を送出するラインである。第３透過水ラインＬ１２の上流側の端部は、第２三方弁１５に接続されている。第３透過水ラインＬ１２の下流側の端部は、需要箇所の装置等に接続されている。
【００５０】
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
【００５１】
ＣＰＵは水処理システム１を全体的に制御するプロセッサである。該ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された各種プログラムを、バスを介して読み出し、該各種プログラムに従って水処理システム１全体を制御することで、上記の各フィードバック制御を実現するように構成される。
より詳細には、ＣＰＵは、給水圧力調整弁４の開度を、第１圧力センサＰＳ１によって測定される給水Ｗ１の圧力値が一定値となるような開度に調整する。また、ＣＰＵは、第１加圧ポンプ５を、第２流量センサＦＭ２によって測定される第１透過水Ｗ６の流量値が一定となるような回転速度で駆動させる。また、ＣＰＵは、排水流量調整弁９の開度を、第１流量センサＦＭ１によって測定される濃縮排水Ｗ５の流量値が一定値となるような開度に調整する。また、ＣＰＵは、第２加圧ポンプ１１を、第３圧力センサＰＳ３によって測定される第２供給水Ｗ８の圧力値が一定となるような回転速度で駆動させる。
【００５２】
ＲＡＭには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、水処理システム１の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。
【００５３】
〔１．２  実施形態の動作〕
図３は、第１膜処理装置Ｄ１が実行する、第１加圧ポンプ５の定流量フィードバック制御の動作を示す図である。また、図４は、第２膜処理装置Ｄ２が実行する、第２加圧ポンプ１１の定圧フィードバック制御の動作を示す図である。以下、図３及び図４を参照することにより、水処理システム１の動作について詳述する。
【００５４】
〔１．２．１  定流量フィードバック制御〕
次に、制御部３０による上記の定流量フィードバック制御を、図３を参照して説明する。図３に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。
【００５５】
図３に示すステップＳ１１において、制御部３０は、第１透過水Ｗ６の目標流量値Ｑ´を取得する。この目標流量値Ｑ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して制御部３０のメモリに入力した設定値であると共に、後段の第２膜処理装置Ｄ２の定格流量と、設定回収率から計算される設定排水流量との合計値である。
【００５６】
ステップＳ１２において、制御部３０は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳ１２において、制御部３０により、タイマによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳ２３へ移行する。また、ステップＳ１２において、制御部３０により、タイマによる計時が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳ１２へ戻る。なお、ここで、制御部３０はタイマによる計時ｔが１００ｍｓに達したか否かを判定するが、これは一例であって、他の長さの時間を計時してもよい。
【００５７】
ステップＳ１３（ステップＳ１２：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、第３流量センサＦＭ３で検出された第１透過水Ｗ６の検出流量値Ｑを取得する。
【００５８】
ステップＳ１４において、制御部３０は、ステップＳ１３で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ´とステップＳ１１で取得した目標流量値Ｑとの偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ２を演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
【００５９】
ステップＳ１５において、制御部３０は、操作量Ｕ２、目標流量値Ｑ´及び第１加圧ポンプ５の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第１加圧ポンプ５の駆動周波数Ｆ１を演算する。
【００６０】
ステップＳ１６において、制御部３０は、駆動周波数Ｆ１の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００６１】
ステップＳ１７において、制御部３０は、変換した電流値信号を第１加圧側インバータ６に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳ１１へリターンする）。
【００６２】
なお、ステップＳ１７において、制御部３０が電流値信号を第１加圧側インバータ６へ出力すると、第１加圧側インバータ６は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を第１加圧ポンプ５に供給する。その結果、第１加圧ポンプ５は、第１加圧側インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００６３】
〔１．２．２  定圧フィードバック制御〕
次に、制御部３０による上記の定圧フィードバック制御を、図４を参照して説明する。図４に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。
【００６４】
ステップＳ２１において、制御部３０は、第２供給水Ｗ８の目標圧力値Ｐ´を取得する。この目標圧力値Ｐ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して制御部３０のメモリに入力した設定値である。
【００６５】
ステップＳ２２において、制御部３０は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳ２２において、制御部３０により、タイマによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳ２３へ移行する。また、ステップＳ２２において、制御部３０により、タイマによる計時が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳ１２へ戻る。なお、ここで、制御部３０はタイマによる計時ｔが１００ｍｓに達したか否かを判定するが、これは一例であって、他の長さの時間を計時してもよい。
【００６６】
ステップＳ２３（ステップＳ２２：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、第３圧力センサＰＳ３で検出された第２供給水Ｗ８の検出圧力値Ｐを取得する。
【００６７】
ステップＳ２４において、制御部３０は、ステップＳ２３で取得した検出圧力値（フィードバック値）ＰとステップＳ２１で取得した目標圧力値Ｐ´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ１を演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
ステップＳ２５において、制御部３０は、操作量Ｕ１、目標圧力値Ｐ´及び第１加圧ポンプ５の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第２加圧ポンプ１１の駆動周波数Ｆ２を演算する。
具体的には、例えば、検出圧力値Ｐが目標圧力値Ｐ´を超えた場合には、駆動周波数Ｆ２を上げる一方で、検出圧力値Ｐが目標圧力値Ｐ´を下回った場合には、駆動周波数Ｆ２を下げてもよい。なぜなら、第２加圧ポンプ１１を加速すると、第２加圧ポンプ１１の出口側の圧力は高まるが、それにより一時的に流量が増えて、第２膜処理装置Ｄ２の給水圧力、すなわち第２加圧ポンプ１１の入口圧力が下がるからである。
【００６８】
ステップＳ２６において、制御部３０は、駆動周波数Ｆ２の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００６９】
ステップＳ２７において、制御部３０は、変換した電流値信号を第２加圧側インバータ１２に出力する。なお、ステップＳ２７において、制御部３０が電流値信号を第２加圧側インバータ１２へ出力すると、第２加圧側インバータ１２は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を第２加圧ポンプ１１に供給する。その結果、第２加圧ポンプ１１は、第２加圧側インバータ１２から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳ２１へリターンする）。
【００７０】
〔１．３  効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
【００７１】
本実施形態に係る水処理システム１は、第１供給水Ｗ２から第１透過水Ｗ６を製造する第１逆浸透膜モジュール７と、第１供給水Ｗ２を第１逆浸透膜モジュール７に向けて吐出する第１加圧ポンプ５と、第１逆浸透膜モジュール７で製造された第１透過水の流量を検出流量値として出力する流量検出手段（第２流量センサＦＭ２）と、第１純水ユニットで製造された第１透過水Ｗ６から第２透過水Ｗ１０を製造する第２逆浸透膜モジュール１３と、第１透過水Ｗ６を第２逆浸透膜モジュール１３に向けて吐出する第２加圧ポンプ１１と、第２流量センサＦＭ２から出力された検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、第１加圧ポンプ５を駆動する第１制御部（制御部３０）と、第２加圧ポンプ１１から吐出される第１透過水Ｗ６の圧力が所定値となるように第２加圧ポンプ１１を駆動する第２制御部（制御部３０）とを備える。
【００７２】
これにより、第１逆浸透膜モジュール７の後段に、第１透過水Ｗ６の圧力を測定するための処理水圧力センサを用いなくても、安定して直結運転ができる。また、処理水圧力フィードバック制御を行う際に、例えば断線により処理水圧力センサが故障した際に、制御部３０は、バックアップ運転として上記の動作を実行してもよい。この場合、後段の第２膜処理装置Ｄ２は、前段の第１膜処理装置Ｄ１に設置された処理水圧力センサ故障を判別する必要がない。
【００７３】
また、本実施形態に係る水処理システム１は、第２逆浸透膜モジュール１３に供給される第２供給水Ｗ８の圧力を検出圧力値として出力する第３圧力センサＰＳ３を更に備え、第２制御部（制御部３０）は、第３圧力センサＰＳ３から出力された検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、第２加圧ポンプ１１を駆動する。
【００７４】
これにより、第２膜処理装置Ｄ２の給水圧力に応じて第２加圧ポンプ１１を駆動できるので、逆圧や負圧が生じるリスクが減る。
【００７５】
〔２  第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る水処理システム１Ａについて詳述する。なお、水処理システム１Ａの全体構成は、第１実施形態に係る水処理システム１と基本的に同一であるため、その図示は省略する。
【００７６】
〔２．１  実施形態の動作〕
第１実施形態に係る水処理システム１において、第２加圧ポンプ１１は、第３圧力センサＰＳ３によって測定される第２供給水Ｗ８の圧力値が一定となるような回転速度で駆動されていた。すなわち、第１実施形態に係る水処理システム１に備わる第２膜処理装置Ｄ２においては、第２供給水Ｗ８の圧力値をフィードバックすることにより、第２供給水Ｗ８の圧力値が一定となるような、定圧フィードバック制御を実行していた。
【００７７】
一方、第２実施形態に係る水処理システム１Ａにおいて、第２加圧ポンプ１１は、回転速度を所定値に固定した状態で駆動される。
【００７８】
この所定値として、水処理システム１Ａでの安定的な運転にとって、余裕のある回転速度を予め設定しておく。具体的には、第２加圧ポンプ１１の回転速度を高くしすぎると第２加圧ポンプ１１の入口圧力が負圧になるおそれがあり、回転速度を低くしすぎると、第２加圧ポンプ１１の入口圧力が高くなるため、第１透過水ラインＬ６の圧力が高くなり、第１逆浸透膜モジュール７が破損するおそれがあるので、その中間の回転速度とする。
【００７９】
〔２．２  効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム１Ａによれば、例えば、以下のような効果が得られる。
【００８０】
水処理システム１Ａにおいて、第２制御部（制御部３０）は、駆動周波数を固定して、第２加圧ポンプ１１を駆動する。
【００８１】
これにより、バックアップ時においても、水処理システム１Ａの処理水として、定流量の処理水を確保できる。
【００８２】
〔３  変形例〕
上記の実施形態は、１段目に第１逆浸透膜モジュール７を備え、２段目に第２逆浸透膜モジュール１３を備えるものであったが、これには限定されない。本発明の水処理システムは、２段の純水ユニットを備えるものに制限されない。段数は、３段以上であってもよい。純水ユニットは、電気再生式イオン交換装置、脱炭酸膜装置であってもよい。
【００８３】
段数及び純水ユニットの組合せの例を以下に示す。
ＲＯ：逆浸透膜モジュール
ＥＤＩ：電気再生式イオン交換装置
脱炭酸膜：脱炭酸膜装置
【表１】
2020163346.tif 000003
【符号の説明】
【００８４】
１  水処理システム
４  給水圧力調整弁
５  第１加圧ポンプ（第１ポンプ）
６  第１加圧側インバータ（第１インバータ）
７  第１逆浸透膜モジュール（第１純水ユニット）
１１  第２加圧ポンプ（第２ポンプ）
１２  第２加圧側インバータ（第２インバータ）
１３  第２逆浸透膜モジュール（第２純水ユニット）
３０  制御部（第１制御部、第２制御部）
ＰＳ１  第１圧力センサ
ＰＳ２  第２圧力センサ
ＰＳ３  第３圧力センサ（圧力検出手段）
ＦＭ１  第１流量センサ
ＦＭ２  第２流量センサ（流量検出手段）
ＦＭ３  第３流量センサ
ＦＭ４  第４流量センサ
Ｗ２  第１供給水（供給水）
Ｗ６  第１透過水
Ｗ１０  第２透過水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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