(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記供給水ラインを流通する供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて圧送する加圧ポンプと、
透過水を前記逆浸透膜モジュールから送出する透過水ラインと、
濃縮水を前記逆浸透膜モジュールから送出する濃縮水ラインと、
前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の一部を前記供給水ラインにおける前記加圧ポンプよりも上流側に還流させる濃縮水循環ラインと、
前記濃縮水循環ラインにおいて濃縮水の流量を定流量に調節する流量調節手段と、
前記供給水ラインにおける前記加圧ポンプよりも上流側に接続され、供給水が流通する際に生じる負圧により前記濃縮水循環ラインに還流された濃縮水を吸引し、濃縮水が混合した供給水を前記加圧ポンプに向けて送出するエゼクタと、
入力された演算値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
前記透過水ラインに設けられ、透過水の流量を検出する流量センサと、
前記流量センサの検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する演算値信号を前記インバータに出力する制御部と、
を備える逆浸透膜分離装置。
【請求項２】
前記流量調節手段が定流量弁である、
請求項１に記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項３】
供給水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、
装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、
前記制御部は、（ｉ）予め取得された供給水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項４】
供給水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、
装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、
前記制御部は、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項５】
透過水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段と、
装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、
前記制御部は、前記電気伝導率測定手段の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率値となるように、前記排水弁からの排水流量を制御する、
請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜モジュールを備えた逆浸透膜分離装置に関する。
【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を、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜分離処理することにより製造される。
【０００３】
高分子材料からなる逆浸透膜は、温度により水透過係数が変化する特性を持つ。具体的には、ＲＯ膜モジュールの水透過係数は、供給された水（以下、「供給水」ともいう）の温度が低ければ小さくなり、供給水の温度が高ければ大きくなる。
【０００４】
そのため、ＲＯ膜モジュールに供給水を送出する加圧ポンプを一定の運転圧力で運転した場合、供給水の温度が基準温度よりも低くなると、要求される生産水量に対して製造される透過水（純水）の水量が少なくなる。この場合、需要箇所への供給量が不足する。また、供給水の温度が基準温度よりも高くなると、要求される生産水量に対して透過水の水量が多くなる。この場合は、加圧ポンプの電力が無駄に消費される。
【０００５】
そこで、供給水の温度にかかわらず、ＲＯ膜モジュールにおける透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック水量制御を行う水質改質システムが提案されている。この流量フィードバック水量制御では、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量が目標値となるように、加圧ポンプの駆動周波数がインバータにより制御される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９６９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記水質改質システムにおいて、ＲＯ膜モジュールで製造された濃縮水は、ＲＯ膜モジュールの一次側出口ポートに接続された濃縮水ラインから送出される。その濃縮水ラインは、濃縮水循環ラインと濃縮水排水ラインとに分岐している。濃縮水循環ラインは、濃縮水ラインから送出された濃縮水の一部を、加圧ポンプの上流側における供給水ラインに還流させるラインである。濃縮水排水ラインは、濃縮水ラインから送出された濃縮水の残部を系外に排出するラインである。供給水ラインは、加圧ポンプを介してＲＯ膜モジュールに供給水を供給するラインである。
【０００８】
濃縮水循環ラインには、透過水の流量（Ｑｐ）に対するＲＯモジュールから流出する濃縮水の流量（Ｑｃ）の比率Ｑｃ／Ｑｐを３〜５倍程度に維持するために、定流量弁が設けられている。この定流量弁を動作させるためには、定流量弁の一次側と二次側との間において、圧力差が少なくとも約０．２ＭＰａ以上必要となる。そのため、濃縮水循環ラインに定流量弁を設けた実際のシステムでは、濃縮水循環ラインが合流する位置よりも上流側の供給水ラインに減圧弁（設定圧力０．１〜０．１５ＭＰａ程度）を設けている。減圧弁を設けることにより、濃縮水循環ラインの二次側において圧力を下げることができる。
【０００９】
しかし、減圧弁により供給水の圧力を下げると、その下流側に設けられた加圧ポンプでは、減圧弁により供給水の圧力が下がった分だけ、運転圧力を高くする必要があった。そのため、加圧ポンプにおいて、電力が無駄に消費されていた。
【００１０】
従って、本発明は、加圧ポンプの消費電力を抑制できる逆浸透膜分離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】
【００１１】
本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記供給水ラインを流通する供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて圧送する加圧ポンプと、透過水を前記逆浸透膜モジュールから送出する透過水ラインと、濃縮水を前記逆浸透膜モジュールから送出する濃縮水ラインと、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の一部を前記供給水ラインにおける前記加圧ポンプよりも上流側に還流させる濃縮水循環ラインと、前記濃縮水循環ラインにおいて濃縮水の流量を定流量に調節する流量調節手段と、前記供給水ラインにおける前記加圧ポンプよりも上流側に接続され、供給水が流通する際に生じる負圧により前記濃縮水循環ラインに還流された濃縮水を吸引し、濃縮水が混合した供給水を前記加圧ポンプに向けて送出するエゼクタと、入力された演算値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、前記透過水ラインに設けられ、透過水の流量を検出する流量センサと、前記流量センサの検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する演算値信号を前記インバータに出力する制御部と、を備える逆浸透膜分離装置に関する。
【００１２】
また、前記流量調節手段は、定流量弁とすることが好ましい。
【００１３】
また、供給水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、前記制御部は、（ｉ）予め取得された供給水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。
【００１４】
また、供給水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、前記制御部は、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。
【００１５】
また、透過水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段と、装置外へ排出される濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁とを備え、前記制御部は、前記電気伝導率測定手段の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率値となるように、前記排水弁からの排水流量を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加圧ポンプの消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の制御部１０が流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の制御部１０が温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａの全体構成図である。
【図５】第２実施形態の制御部１０Ａが水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂの全体構成図である。
【図７】第３実施形態の制御部１０Ｂが水質フィードバック回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の逆浸透膜分離装置１は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。図１は、第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１の全体構成図である。図２は、制御部１０が流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図３は、制御部１０が温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１は、エゼクタ２と、温度検出手段としての温度センサ３と、加圧ポンプ４と、インバータ５と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール６と、流量センサ７と、流量調節手段としての定流量弁８と、制御部１０と、排水弁としての第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、を備える。図１では、電気的な接続の経路を破線で示す（後述する図１Ａ、図１Ｂも同じ）。
【００２０】
また、逆浸透膜分離装置１は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、濃縮水ラインＬ３と、濃縮水循環ラインＬ４と、濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ１１、第２濃縮水排水ラインＬ１２及び第３濃縮水排水ラインＬ１３）と、を備える。本明細書における「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。
【００２１】
供給水ラインＬ１の上流側における端部は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ１において、前記供給源の下流側には、エゼクタ２のノズル部２ａ（後述）が接続されている。
【００２２】
エゼクタ２は、供給水Ｗ１がノズル部２ａから噴出される際に生じる負圧により濃縮水Ｗ３を吸引し、濃縮水Ｗ３が混合した供給水Ｗ１を加圧ポンプ４に向けて送出する装置である。
【００２３】
エゼクタ２は、ノズル部２ａと、ディフューザ部２ｂと、ノズル部２ａ及びディフューザ部２ｂの間に設けられた減圧吸引部２ｃと、を備える。ノズル部２ａは、駆動流体としての供給水Ｗ１を流入させる部位である。減圧吸引部２ｃは、吸入流体としての濃縮水Ｗ３を吸引する部位である。ディフューザ部２ｂは、濃縮水Ｗ３が混合した供給水Ｗ１、すなわち混合流体を流出させる部位である。
【００２４】
エゼクタ２は、供給水ラインＬ１において、加圧ポンプ４よりも上流側に接続されている。エゼクタ２は、ノズル部２ａ及びディフューザ部２ｂが供給水ラインＬ１に接続されている。エゼクタ２の減圧吸引部２ｃには、濃縮水循環ラインＬ４（後述）の下流側が接続されている。
【００２５】
温度センサ３は、供給水Ｗ１の温度を検出する機器である。温度センサ３は、接続部Ｊ１において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ１は、エゼクタ２と加圧ポンプ４との間に配置されている。温度センサ３は、制御部１０と電気的に接続されている。温度センサ３で検出された供給水Ｗ１の温度（以下、「検出温度値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００２６】
加圧ポンプ４は、エゼクタ２から送出された供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール６に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ４は、インバータ５（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ４には、インバータ５から、周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ４は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００２７】
インバータ５は、加圧ポンプ４に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。インバータ５は、制御部１０と電気的に接続されている。インバータ５には、制御部１０から電流値信号が入力される。インバータ５は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ４に出力する。
【００２８】
ＲＯ膜モジュール６は、供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール６は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール６は、これらＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ１を膜分離処理し、透過水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３を製造する。ＲＯ膜モジュール６の一次側入口ポートは、供給水ラインＬ１を介して加圧ポンプ４の下流側に接続されている。
【００２９】
ＲＯ膜モジュール６の二次側ポートには、透過水ラインＬ２の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール６で製造された透過水Ｗ２は、透過水ラインＬ２を介して需要箇所等に純水として送出される。また、ＲＯ膜モジュール６の一次側出口ポートには、濃縮水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール６で製造された濃縮水Ｗ３は、濃縮水ラインＬ３を介して、ＲＯ膜モジュール６の外に排出される。
【００３０】
濃縮水循環ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール６から送出された濃縮水Ｗ３の一部を、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ４よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水循環ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ２において、濃縮水ラインＬ３に接続されている。また、濃縮水循環ラインＬ４の下流側の端部は、エゼクタ２の減圧吸引部２ｃに接続されている。
【００３１】
濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ１１、第２濃縮水排水ラインＬ１２及び第３濃縮水排水ラインＬ１３）は、ＲＯ膜モジュール６から送出された濃縮水Ｗ４の残部を系外に排出するラインである。第１濃縮水排水ラインＬ１１〜第３濃縮水排水ラインＬ１３の上流側の端部は、接続部Ｊ４及びＪ５において、濃縮水ラインＬ３に接続されている。
【００３２】
流量センサ７は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。流量センサ７は、接続部Ｊ３において透過水ラインＬ２に接続されている。流量センサ７は、制御部１０と電気的に接続されている。流量センサ７で検出された透過水Ｗ２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００３３】
定流量弁８は、濃縮水ラインＬ３から濃縮水循環ラインＬ４に流通する濃縮水Ｗ３の流量を定流量に調節する機器である。
【００３４】
第１濃縮水排水ラインＬ１１、第２濃縮水排水ラインＬ１２及び第３濃縮水排水ラインＬ１３には、それぞれ第１排水弁１１、第２排水弁１２及び第３排水弁１３が設けられている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、第１濃縮水排水ラインＬ１１〜第３濃縮水排水ラインＬ１３を個別に開閉することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を調節し、ＲＯ膜モジュール６での透過水Ｗ２の回収率を所望の値に設定することができる。
【００３５】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ定流量弁機構（不図示）を備える。定流量弁機構は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第１排水弁１１は、開状態において、透過水Ｗ２の回収率が９５％となるように排水流量が設定されている。第２排水弁１２は、開状態において、透過水Ｗ２の回収率が９０％となるように排水流量が設定されている。第３排水弁１３は、開状態において、透過水Ｗ２の回収率が８０％となるように排水流量が設定されている。
【００３６】
第１濃縮水排水ラインＬ１１〜第３濃縮水排水ラインＬ１３から排出される濃縮水Ｗ３の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第２排水弁１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、透過水Ｗ２の回収率を９０％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、透過水Ｗ２の回収率を８５％とすることができる。従って、本実施形態において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉して濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することにより、透過水Ｗ２の回収率を６５％〜９５％までの間で、５％毎に段階的に設定できる。
【００３７】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ制御部１０と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、制御部１０からの駆動信号により制御される。
【００３８】
制御部１０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１０は、流量センサ７の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ４を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ５に出力する（以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう）。制御部１０による流量フィードバック水量制御については後述する。
【００３９】
また、制御部１０は、供給水Ｗ１の温度に基づいて、透過水Ｗ２の回収率制御を行う（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）。この温度フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。制御部１０による温度フィードフォワード回収率制御については後述する。
【００４０】
次に、制御部１０による流量フィードバック水量制御を、図２を参照して説明する。図２に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置１の運転中において、繰り返し実行される。
【００４１】
図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部１０は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑｐ´を取得する。この目標流量値Ｑｐ´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１０のメモリに入力した設定値である。
【００４２】
ステップＳＴ１０２において、制御部１０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ＳＴ１０２において、制御部１０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ＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、制御部１０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ＳＴ１０２へ戻る。
【００４３】
ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、流量センサ２４で検出された透過水Ｗ２の検出流量値Ｑｐを取得する。
ステップＳＴ１０４において、制御部１０は、ステップＳＴ１０３で取得した検出流量値（フィードバック値）ＱｐとステップＳＴ１０１で取得した目標流量値Ｑｐ´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Ｕ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。
【００４４】
ステップＳＴ１０５において、制御部１０は、操作量Ｕ、目標流量値Ｑｐ´及び加圧ポンプ４の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、加圧ポンプ４の駆動周波数Ｆを演算する。
ステップＳＴ１０６において、制御部１０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
ステップＳＴ１０７において、制御部１０は、変換した電流値信号をインバータ５へ出力する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００４５】
なお、ステップＳＴ１０７において、制御部１０が電流値信号をインバータ５へ出力すると、インバータ５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加圧ポンプ４に供給する。その結果、加圧ポンプ４は、インバータ５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。
【００４６】
次に、制御部１０による温度フィードフォワード回収率制御を、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、逆浸透膜分離装置１の運転中において、繰り返し実行される。
【００４７】
図３に示すステップＳＴ２０１において、制御部１０は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑｐ´を取得する。この目標流量値Ｑｐ´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。
【００４８】
ステップＳＴ２０２において、制御部１０は、供給水Ｗ１のシリカ（ＳｉＯ２）濃度Ｃｓを取得する。このシリカ濃度Ｃｓは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。供給水Ｗ１のシリカ濃度は、事前に供給水Ｗ１を水質分析することにより得ることができる。なお、透過水ラインＬ２において、不図示のセンサにより供給水Ｗ１のシリカ濃度を計測してもよい。
【００４９】
ステップＳＴ２０３において、制御部１０は、温度センサ３から供給水Ｗ１の検出温度値Ｔを取得する。
ステップＳＴ２０４において、制御部１０は、取得した検出温度値Ｔに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ｓｓを決定する。
【００５０】
ステップＳＴ２０５において、制御部１０は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Ｃｓ、及びシリカ溶解度Ｓｓに基づいて、濃縮水Ｗ３におけるシリカの許容濃縮倍率Ｎｓを演算する。シリカの許容濃縮倍率Ｎｓは、下記の式（１）により求めることができる。
Ｎｓ＝Ｓｓ／Ｃｓ            （１）
例えば、シリカ濃度Ｃｓが２０ｍｇＳｉＯ２／Ｌ、２５℃におけるシリカ溶解度Ｓｓが１００ｍｇＳｉＯ２／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎｓは“５”となる。
【００５１】
ステップＳＴ２０６において、制御部１０は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Ｑｐ´、及び許容濃縮倍率Ｎｓに基づいて、回収率が最大となる排水流量（目標排水流量Ｑｄ´）を演算する。目標排水流量Ｑｄ´は、下記の式（２）により求めることができる。
Ｑｄ´＝Ｑｐ´／（Ｎｓ−１）            （２）
【００５２】
ステップＳＴ２０７において、制御部１０は、濃縮水Ｗ３の実際排水流量ＱｄがステップＳＴ２０６で演算した目標排水流量Ｑｄ´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。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ＳＴ２０１へリターンする）。
【００５３】
上述した第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１では、加圧ポンプ４の上流側における供給水ラインＬ１にエゼクタ２を設けている。エゼクタ２では、供給水Ｗ１が流通する際に生じる負圧により濃縮水循環ラインＬ４に還流された濃縮水Ｗ３が吸引される。このため、濃縮水循環ラインＬ４に還流される濃縮水Ｗ３の循環水量を確保することができる。これによれば、加圧ポンプ４において、減圧弁により下げられた分だけ運転圧力を高くする必要がない。従って、加圧ポンプ４の消費電力を抑制できる。
【００５４】
また、エゼクタ２を設けることにより、減圧弁が不要となる。更に、エゼクタ２を設けることにより、加圧ポンプ４の容量を小さくすることもできる。
【００５５】
また、第１実施形態に係る逆浸透膜分離装置１では、温度フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、逆浸透膜分離装置１において、透過水Ｗ２の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュール６におけるシリカ系スケールの析出をより確実に抑制することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａの構成について、図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａの全体構成図である。なお、第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。
【００５７】
図４に示すように、第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａは、エゼクタ２と、加圧ポンプ４と、インバータ５と、ＲＯ膜モジュール６と、流量センサ７と、定流量弁８と、硬度測定手段としての硬度センサ９と、制御部１０Ａと、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、を備える。
【００５８】
硬度センサ９は、透過水ラインＬ２を流通する供給水Ｗ１のカルシウム硬度（炭酸カルシウム換算値）を測定する機器である。硬度センサ９は、接続部Ｊ１において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ１は、エゼクタ２と加圧ポンプ４との間に配置されている。硬度センサ９は、制御部１０Ａと電気的に接続されている。硬度センサ９で測定された供給水Ｗ１のカルシウム硬度（以下、「測定硬度値」ともいう）は、制御部１０Ａへ検出信号として送信される。
【００５９】
制御部１０Ａは、ＣＰＵ及びメモリ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１０Ａは、第１実施形態の制御部１０と同じ流量フィードバック水量制御（図２参照）を実行する。
また、本実施形態の制御部１０Ａは、供給水Ｗ１の硬度に基づいて、透過水Ｗ２の回収率制御を行う（以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう）。この水質フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。
【００６０】
次に、制御部１０Ａによる水質フィードフォワード回収率制御について説明する。図５は、制御部１０Ａが水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置１の運転中において、繰り返し実行される。
【００６１】
図５に示すステップＳＴ３０１において、制御部１０Ａは、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑｐ´を取得する。この目標流量値Ｑｐ´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。
ステップＳＴ３０２において、制御部１０Ａは、硬度センサ９で測定された供給水Ｗ１の測定硬度値Ｃｃを取得する。
【００６２】
ステップＳＴ３０３において、制御部１０Ａは、水に対する炭酸カルシウム溶解度Ｓｃを取得する。この炭酸カルシウム溶解度Ｓｃは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。尚、水に対する炭酸カルシウム溶解度は、通常の運転温度（５〜３５℃）では、ほぼ一定値と看做せる。
【００６３】
ステップＳＴ３０４において、制御部１０Ａは、前のステップで取得した測定硬度値Ｃｃ、及び炭酸カルシウム溶解度Ｓｃに基づいて、濃縮水Ｗ３における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎｃを演算する。炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎｃは、下記の式（３）により求めることができる。
Ｎｃ＝Ｓｃ／Ｃｃ            （３）
例えば、測定硬度値Ｃｃが３ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ、２５℃における炭酸カルシウム溶解度Ｓｃが１５ｍｇＣａＣＯ３／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎｃは“５”となる。
【００６４】
ステップＳＴ３０５において、制御部１０Ａは、前のステップで取得又は演算した目標流量値Ｑｐ´、及び許容濃縮倍率Ｎｃに基づいて、回収率が最大となる排水流量（目標排水流量Ｑｄ´）を演算する。目標排水流量Ｑｄ´は、下記の式（４）により求めることができる。
Ｑｄ´＝Ｑｐ´／（Ｎｃ−１）            （４）
【００６５】
ステップＳＴ３０６において、制御部１０Ａは、濃縮水Ｗ３の実際排水流量ＱｄがステップＳＴ３０５で演算した目標排水流量Ｑｄ´となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。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ＳＴ３０１へリターンする）。
【００６６】
上述した第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａによれば、透過水Ｗ２の流量フィードバック水量制御を実行するため、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ａでは、水質フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、逆浸透膜分離装置１Ａにおいては、透過水Ｗ２の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュール６における炭酸カルシウム系スケールの析出をより確実に抑制することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂの構成について、図６を参照して説明する。図６は、第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂの全体構成図である。なお、第３実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第３実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。
【００６８】
図６に示すように、第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂは、エゼクタ２と、加圧ポンプ４と、インバータ５と、ＲＯ膜モジュール６と、流量センサ７と、定流量弁８と、制御部１０Ａと、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、電気伝導率測定手段としての電気伝導率センサ１４と、を備える。
【００６９】
電気伝導率センサ１４は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の電気伝導率を測定する機器である。電気伝導率センサ１４は、接続部Ｊ６において透過水ラインＬ２に接続されている。電気伝導率センサ１４は、制御部１０Ｂと電気的に接続されている。電気伝導率センサ１４で測定された透過水Ｗ２の電気伝導率（以下、「測定電気伝導率値」ともいう）は、制御部１０Ｂへ検出信号として送信される。
【００７０】
制御部１０Ｂは、ＣＰＵ及びメモリ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１０Ｂは、第１実施形態の制御部１０と同じ流量フィードバック水量制御（図２参照）を実行する。
また、本実施形態の制御部１０Ｂは、透過水Ｗ２の電気伝導率に基づいて、透過水Ｗ２の回収率制御を行う（以下、「水質フィードバック回収率制御」ともいう）。この水質フィードバック回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。
【００７１】
次に、制御部１０Ｂによる水質フィードバック回収率制御について説明する。図７は、制御部１０Ｂが水質フィードバック回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置１の運転中において、繰り返し実行される。
【００７２】
図７に示すステップＳＴ４０１において、制御部１０Ｂは、透過水Ｗ２の目標電気伝導率値Ｅｐ´を取得する。目標電気伝導率値Ｅｐ´は、透過水Ｗ２に要求される純度の指標である。目標電気伝導率値Ｅｐ´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。
【００７３】
ステップＳＴ４０２において、制御部１０Ｂは、電気伝導率センサ１４で測定された透過水Ｗ５の測定電気伝導率値Ｅｐを取得する。
ステップＳＴ４０３において、制御部１０Ｂは、ステップＳＴ４０２で取得した測定電気伝導率値（フィードバック値）ＥｐとステップＳＴ４０１で取得した目標電気伝導率値Ｅｐ´との偏差がゼロとなるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。すなわち、濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に増減させることにより、要求純度の透過水Ｗ２が得られるように、膜表面の溶存塩類の濃度を変化させる。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ＳＴ４０１へリターンする）。
【００７４】
上述した第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂによれば、透過水Ｗ２の流量フィードバック水量制御を実行するため、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第３実施形態に係る逆浸透膜分離装置１Ｂでは、水質フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、逆浸透膜分離装置１Ｂにおいては、透過水Ｗ２に要求される水質を満たしつつ、透過水Ｗ２の回収率を最大限にまで高めることができる。
【００７５】
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。
例えば、第１実施形態では、温度フィードフォワード回収率制御において、供給水Ｗ１の温度を検出する例について説明した。これに限らず、例えば、ＲＯ膜モジュール６で得られた透過水Ｗ２又は濃縮水Ｗ３の温度を検出してもよい。
【００７６】
第２実施形態では、水質フィードフォワード回収率制御において、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率及び透過水Ｗ２の目標流量値に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する例について説明した。これに限らず、次のような手法を採用してもよい。すなわち、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎｃとシリカの許容濃縮倍率Ｎｓとを比較し、小さい側の許容濃縮倍率を選択する。そして、選択した許容濃縮倍率及び透過水Ｗ２の目標流量値に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する。
【００７７】
第１〜第３実施形態において、インバータ５から加圧ポンプ４に駆動周波数を出力した際に、エゼクタ２の下流側を流通する供給水Ｗ１の圧力値を圧力センサ（不図示）により検出し、その圧力値が予め設定された駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合に、警報を発生させる構成としてもよい。第１〜第３実施形態では、エゼクタ２を設けているため、供給水Ｗ１の圧力低下を生じにくい。従って、上記構成とした場合において、警報の発生回数を少なくできる。
【００７８】
第１〜第３実施形態において、供給水Ｗ１は、地下水や水道水等の原水であってもよい。また、供給水Ｗ１は、原水を濾過装置や硬水軟化装置により前処理した水であってもよい。
第１〜第３実施形態では、流量調整手段として定流量弁８を設けた例について説明した。これに限らず、例えば、比例制御弁等を設けた構成としてもよい。
【００７９】
第１〜第３実施形態では、各回収率制御において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、濃縮水排水ラインを分岐せずに１本とし、このラインに比例制御弁を設けた構成としてもよい。その場合には、制御部１０（１０Ａ，１０Ｂ）から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。
【００８０】
また、比例制御弁を設けた構成において、濃縮水排水ラインに流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、制御部１０（１０Ａ，１０Ｂ）にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ３の実際排水流量をより正確に制御することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ，１Ｂ  逆浸透膜分離装置
２  エゼクタ
３  温度センサ（温度検出手段）
４  加圧ポンプ
５  インバータ
６  ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
７  流量センサ
８  定流量弁（流量調節手段）
９  硬度センサ（硬度測定手段）
１０，１０Ａ，１０Ｂ  制御部
１１  第１排水弁（排水弁）
１２  第２排水弁（排水弁）
１３  第３排水弁（排水弁）
１４  電気伝導率センサ（電気伝導率測定手段）
Ｌ１  供給水ライン
Ｌ２  透過水ライン
Ｌ３  濃縮水ライン
Ｌ４  濃縮水循環ライン
Ｌ１１  第１濃縮水排水ライン
Ｌ１２  第２濃縮水排水ライン
Ｌ１３  第３濃縮水排水ライン
Ｗ１  供給水
Ｗ２  透過水
Ｗ３  濃縮水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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