(57)【要約】【課題】脱炭酸水の水質を高い水準に維持しつつ、ポンプの消費電力を低減できる水処理装置を提供すること。【解決手段】水処理装置１は、逆浸透膜モジュール１３と、脱炭酸膜モジュール２１と、ポンプ２４と、脱炭酸水のｐＨ値を検出するｐＨ値検出部Ｓ２と、エゼクタ３１と、流通切替部２３と、ｐＨ値検出部Ｓ２で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の過剰を示す場合には、エゼクタ３１での吸引により脱炭酸膜モジュール２１に掃引ガスを導入させる第１運転モードへ移行し、一方、ｐＨ値検出部Ｓ２で検出されたｐＨ値が脱炭酸処理の不足を示す場合には、ポンプ２４により強制的に脱炭酸膜モジュール２１に掃引ガスを導入させる第２運転モードへ移行する制御部４０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】
供給水を透過水と濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、
導入された掃引ガスにより透過水に含まれる炭酸ガスを除去して、脱炭酸水を製造する脱炭酸膜モジュールと、
前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスを圧送するポンプと、
透過水又は透過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、
吸引流体が吸引される吸引部、駆動流体が導入される導入部及び混合流体が送出される送出部を有するエゼクタと、
前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスを、前記ポンプへ流通させるか又は吸引流体として前記エゼクタの前記吸引部へ流通させるかを切り替える流通切替部と、
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、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスが前記エゼクタの前記吸引部へ流通するように前記流通切替部を制御すると共に、前記脱炭酸膜モジュールへの掃引ガスの導入が抑制されるように前記ポンプを制御し、これにより、前記エゼクタでの吸引により前記脱炭酸膜モジュールに掃引ガスを導入させる第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、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスが前記ポンプへ流通するように前記流通切替部を制御すると共に、前記脱炭酸膜モジュールへ掃引ガスを導入するように前記ポンプを制御し、これにより、前記ポンプにより強制的に前記脱炭酸膜モジュールに掃引ガスを導入させる第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ｐＨ値検出部は、
透過水の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ｐＨ値と、前記第２ｐＨ値検出部で検出された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に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値又は前記第２ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値に基づいて、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、逆浸透膜モジュールと脱炭酸モジュールと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、水道水等の供給水を逆浸透膜分離装置で処理し、得られた透過水を精製することにより製造される。逆浸透膜分離装置は、逆浸透膜モジュールを備えており、供給水を透過水と濃縮水とに分離することができる。以下の説明においては、逆浸透膜モジュールを「ＲＯ膜モジュール」、逆浸透膜を「ＲＯ膜」ともいう。
【０００３】
純水の供給プロセスにおいて、供給水に含まれる溶存塩類をＲＯ膜モジュールで除去した後、ＲＯ膜では除去できない遊離炭酸を、脱炭酸膜装置の脱炭酸膜モジュールで除去（脱気処理）することにより、純水の純度を更に高める手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
脱炭酸膜装置には、掃引ガスとしての空気を脱炭酸膜モジュール内に導入させると共に、脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む空気を、脱炭酸膜モジュールの外部へ排出するポンプ（真空ポンプ）が設けられている。
【０００６】
脱炭酸膜装置において、脱炭酸水を製造する際、空気（掃引ガス）を脱炭酸膜モジュールに導入させるガス掃引運転と、脱炭酸膜モジュールの内部が真空状態となるように脱炭酸膜モジュールの内部から外部に向けて真空引きを行う真空引き運転とが切り替えられることがある。
【０００７】
ガス掃引運転、真空引き運転を行う際に、ポンプが吸引する空気の量は、製造する脱炭酸水の２倍程度となる。そのため、製造する脱炭酸水の量が多い場合には、ポンプの容量を大きくする必要がある。しかし、ポンプの容量を大きくすると、消費電力が大きくなる。そのため、ポンプの消費電力をより低減することが望まれている。
【０００８】
本発明は、脱炭酸水の水質を高い水準に維持しつつ、ポンプ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】
【０００９】
本発明は、供給水を透過水と濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、導入された掃引ガスにより透過水に含まれる炭酸ガスを除去して、脱炭酸水を製造する脱炭酸膜モジュールと、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスを圧送するポンプと、透過水又は透過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、吸引流体が吸引される吸引部、駆動流体が導入される導入部及び混合流体が送出される送出部を有するエゼクタと、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスを、前記ポンプへ流通させるか又は吸引流体として前記エゼクタの前記吸引部へ流通させるかを切り替える流通切替部と、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、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスが前記エゼクタの前記吸引部へ流通するように前記流通切替部を制御すると共に、前記脱炭酸膜モジュールへの掃引ガスの導入が抑制されるように前記ポンプを制御し、これにより、前記エゼクタでの吸引により前記脱炭酸膜モジュールに掃引ガスを導入させる第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、前記脱炭酸膜モジュールから排出される炭酸ガスを含む掃引ガスが前記ポンプへ流通するように前記流通切替部を制御すると共に、前記脱炭酸膜モジュールへ掃引ガスを導入するように前記ポンプを制御し、これにより、前記ポンプにより強制的に前記脱炭酸膜モジュールに掃引ガスを導入させる第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。
【００１０】
また、前記ｐＨ値検出部は、透過水の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ｐＨ値と、前記第２ｐＨ値検出部で検出された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ことが好ましい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記第１ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値又は前記第２ｐＨ値検出部で検出されたｐＨ値に基づいて、脱炭酸処理の過剰又は不足を判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
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、ポンプ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】
【００１３】
【図１】実施形態の水処理装置１の全体図である。
【図２】エゼクタ排気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】真空ポンプ排気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４】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５】実施形態におけるエゼクタ排気モードと真空ポンプ排気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】
【００１４】
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。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１は、逆浸透膜分離装置１０、脱炭酸膜装置２０、エゼクタ構成部３０及び制御部４０を備える。
【００１５】
逆浸透膜分離装置１０は、加圧ポンプ１１、加圧側インバータ１２、ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）１３、定流量弁１４及び１５を備える。脱炭酸膜装置２０は、脱炭酸膜モジュール２１、エアフィルタ２２、三方弁（流通切替部）２３、真空ポンプ（ポンプ）２４及び排出側インバータ２５を備える。エゼクタ構成部３０は、エゼクタ３１を備える。
【００１６】
また、水処理装置１は、供給水ラインＬ１、透過水ラインＬ２、濃縮水排水ラインＬ３、循環水ラインＬ４、脱炭酸水ラインＬ５、空気吸入ラインＬ６、空気排出ラインＬ７及び吸引流体導入ラインＬ８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。
【００１７】
また、水処理装置１は、ｐＨ値検出部として、第１ｐＨ値検出センサ（第１ｐＨ値検出部）Ｓ１と、第２ｐＨ値検出センサ（第２ｐＨ値検出部）Ｓ２と、を備える。
なお、図１においては、制御部４０と他の機器との電気的な接続線の図示を省略している。
【００１８】
供給水ラインＬ１は、供給水としての原水Ｗ１をＲＯ膜モジュール１３に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、地下水、水道水等の原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ１の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール１３の一次側入力ポートに接続されている。供給水ラインＬ１には、加圧ポンプ１１が設けられている。また、供給水ラインＬ１において、加圧ポンプ１１と原水Ｗ１の供給源との間には、接続部Ｊ２が設けられている。
【００１９】
加圧ポンプ１１は、供給水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール１３へ向けて圧送（吐出）する機器である。加圧ポンプ１１には、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。加圧ポンプ１１は、加圧側インバータ１２から供給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。
【００２０】
加圧側インバータ１２は、周波数が変換された駆動電力を加圧ポンプ１１のモータ（不図示）に供給する回路（又はその回路を持つ装置）である。加圧側インバータ１２は、制御部４０と電気的に接続されている。加圧側インバータ１２には、制御部４０から指令信号が入力される。加圧側インバータ１２は、制御部４０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加圧ポンプ１１に出力する。
【００２１】
ＲＯ膜モジュール１３は、加圧ポンプ１１から吐出された原水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、に分離する設備である。ＲＯ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。ＲＯ膜モジュール１３は、原水Ｗ１をこれらＲＯ膜エレメントで膜分離処理することにより、透過水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３を製造する。
【００２２】
透過水ラインＬ２は、ＲＯ膜モジュール１３で分離された透過水Ｗ２を、脱炭酸膜モジュール２１（脱炭酸膜装置２０）に送出するラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール１３の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ２の下流側の端部は、脱炭酸膜モジュール２１の水流入口２１ｃ（後述）に接続されている。透過水ラインＬ２には、第１ｐＨ値検出センサＳ１が設けられている。
【００２３】
第１ｐＨ値検出センサＳ１は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２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４０と電気的に接続されている。第１ｐＨ値検出センサＳ１で検出された透過水Ｗ２のｐＨ値は、制御部４０へ検出信号として送信される。
【００２４】
濃縮水排水ラインＬ３は、ＲＯ膜モジュール１３で分離された濃縮水Ｗ３を、装置外（系外）に送出するラインである。濃縮水排水ラインＬ３の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール１３の一次側出口ポートに接続されている。濃縮水排水ラインＬ３の下流側は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。濃縮水排水ラインＬ３には、上流側から下流側に向けて順に、接続部Ｊ１、定流量弁１４、エゼクタ３１（エゼクタ構成部３０）が設けられている。
【００２５】
循環水ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール１３で分離され且つ濃縮水排水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１を、供給水ラインＬ１の加圧ポンプ１１よりも上流側に返送するラインである。循環水ラインＬ４は、濃縮水排水ラインＬ３の接続部Ｊ１から分岐している。接続部Ｊ１は、濃縮水排水ラインＬ３において、ＲＯ膜モジュール１３と定流量弁１４との間に設けられている。循環水ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ１において、濃縮水排水ライン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Ｊ２において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ２は、供給水ラインＬ１において、原水Ｗ１の供給源（不図示）と加圧ポンプ１１との間に設けられている。循環水ラインＬ４には、定流量弁１５が設けられている。
【００２６】
エゼクタ３１は、駆動流体の流れにより生成される負圧空間に吸引流体を吸い込み、駆動流体と共に排出する装置である。エゼクタ３１は、駆動流体導入部３１ａ、吸引部３１ｂ及び混合流体送出部３１ｃを備える。駆動流体導入部３１ａは、駆動流体が導入される一次側ポートである。吸引部３１ｂは、吸引流体が吸引される吸引側ポートである。混合流体送出部３１ｃは、混合流体が送出される二次側ポートである。
【００２７】
エゼクタ３１は、濃縮水排水ラインＬ３を流通する濃縮水の残部Ｗ３２を駆動流体とする。濃縮水の残部Ｗ３２は、濃縮水排水ラインＬ３に送出された濃縮水Ｗ３のうち、循環水ラインＬ４から供給水ラインＬ１に返送された一部Ｗ３１を除いた残り分である。エゼクタ３１の駆動流体導入部３１ａに濃縮水の残部Ｗ３２が導入されると、エゼクタ３１の内部には、濃縮水の残部Ｗ３２の流れにより負圧空間が生成される。これにより、吸引流体導入ラインＬ８（後述）を流通する混合空気Ｇ２が吸引流体として吸引部３１ｂに吸引される。エゼクタ３１に吸引された混合空気Ｇ２は、駆動流体導入部３１ａから導入された濃縮水の残部Ｗ３２と混合し、混合流体として混合流体送出部３１ｃから濃縮水排水ラインＬ３の下流側に送出される。
【００２８】
脱炭酸膜装置２０は、透過水Ｗ２から脱炭酸水Ｗ４を製造する設備である。脱炭酸膜装置２０は、脱炭酸膜モジュール２１を備える。脱炭酸膜モジュール２１は、気体分離膜モジュール（不図示）において、導入した空気（掃引ガス）Ｇ１により透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスを脱気処理（除去）して、脱炭酸水Ｗ４を製造する。脱炭酸膜モジュール２１は、空気導入口２１ａ、空気排出口２１ｂ、水流入口２１ｃ及び脱炭酸水排出口２１ｄを備える。空気導入口２１ａは、空気Ｇ１が導入される部分である。空気排出口２１ｂは、炭酸ガスを含む空気（以下、「混合空気」ともいう）Ｇ２が排出される部分である。水流入口２１ｃは、炭酸ガスを含む透過水Ｗ２が流入する部分である。脱炭酸水排出口２１ｄは、炭酸ガスが除去された脱炭酸水Ｗ４が排出される部分である。
【００２９】
外部灌流式の気体分離膜モジュールの場合、空気導入口２１ａ及び空気排出口２１ｂは、中空糸膜の内側と連通する。一方、水流入口２１ｃ及び脱炭酸水排出口２１ｄは、中空糸膜の外側と連通する。脱炭酸膜モジュール２１の水流入口２１ｃには、透過水ラインＬ２１の下流側の端部が接続されている。また、脱炭酸膜モジュール２１の脱炭酸水排出口２１ｄには、脱炭酸水ラインＬ５の上流側の端部が接続されている。
【００３０】
空気吸入ラインＬ６は、脱炭酸膜モジュール２１に導入される空気Ｇ１が流通するラインである。空気吸入ラインＬ６の上流側の端部は、エアフィルタ２２を介して大気に開放されている。空気吸入ラインＬ６の下流側の端部は、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａに接続されている。エアフィルタ２２は、導入される空気Ｇ１から異物を除去する部品である。
【００３１】
空気排出ラインＬ７は、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２が流通するラインである。空気排出ラインＬ７の上流側の端部は、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂに接続されている。空気排出ラインＬ７の下流側は、混合空気Ｇ２の処理設備に接続又は開口している。空気排出ラインＬ７には、上流側から順に、三方弁２３、真空ポンプ２４が設けられている。
【００３２】
三方弁２３は、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２を、真空ポンプ２４へ流通させるか又は吸引流体としてエゼクタ３１の吸引部３１ｂへ流通させるかを切り替え可能な自動弁である。三方弁２３は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。三方弁２３は、制御部４０と電気的に接続されている。三方弁２３における流路の切り替えは、制御部４０から送信される流路切替信号により制御される。
【００３３】
真空ポンプ２４は、真空ポンプ排気モード（後述）において、脱炭酸膜モジュール２１に空気Ｇ１を導入させると共に、脱炭酸膜モジュール２１から排出された混合空気Ｇ２を、下流側に向けて圧送（吐出）する機器である。真空ポンプ２４には、排出側インバータ２５から周波数が変換された駆動電力が供給される。真空ポンプ２４は、排出側インバータ２５から供給された駆動電力の周波数（駆動周波数）に応じた回転速度で駆動される。
【００３４】
排出側インバータ２５は、周波数が変換された駆動電力を真空ポンプ２４のモータ（不図示）に供給する回路（又はその回路を持つ装置）である。排出側インバータ２５は、制御部４０と電気的に接続されている。排出側インバータ２５には、制御部４０から指令信号が入力される。排出側インバータ２５は、制御部４０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真空ポンプ２４に出力する。
【００３５】
脱炭酸水ラインＬ５は、脱炭酸膜モジュール２１で製造された脱炭酸水Ｗ４を送出するラインである。脱炭酸水ラインＬ５の上流側の端部は、脱炭酸膜モジュール２１の脱炭酸水排出口２１ｄに接続されている。脱炭酸水ラインＬ５の下流側の端部は、例えば、需要先の装置、処理水タンク等（いずれも不図示）に接続されている。脱炭酸水ラインＬ５には、第２ｐＨ値検出センサＳ２が設けられている。
【００３６】
第２ｐＨ値検出センサＳ２は、脱炭酸水ラインＬ５を流通する脱炭酸水Ｗ４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４０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Ｗ４のｐＨ値は、制御部４０へ検出信号として送信される。
【００３７】
制御部４０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４０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４０の機能の一部について説明する。
【００３８】
制御部４０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Ｗ４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、後述するエゼクタ排気モード、真空ポンプ排気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。
【００３９】
次に、制御部４０において、エゼクタ排気モード及び真空ポンプ排気モードに移行した場合の水処理装置１の動作を、それぞれ図を参照して説明する。
図２は、エゼクタ排気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は、真空ポンプ排気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及び図３では、主に動作する機器、設備等を二点鎖線の範囲で示している。
【００４０】
制御部４０は、脱炭酸処理が過剰であると判定した場合には、運転モードをエゼクタ排気モード（第１運転モード）に移行させる。図２に示すように、エゼクタ排気モードにおいて、制御部４０は、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２を、吸引流体としてエゼクタ３１の吸引部３１ｂへ流通させるように三方弁２３の流路を切り替える。図２（及び図３）において、三方弁２３の白い三角部分は、開状態の弁体を示している。また、三方弁２３の黒い三角部分は、閉状態の弁体を示している。
【００４１】
三方弁２３の流路の切り替えにより、エゼクタ３１の吸引部３１ｂに接続された吸引流体導入ラインＬ８と、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂに接続された空気排出ラインＬ７とが、三方弁２３を介して連通する。また、制御部４０は、真空ポンプ２４の吸入作用により、脱炭酸膜モジュール２１へ空気（掃引ガス）Ｇ１が導入されないように、排出側インバータ２５への指令信号の出力を停止する。これにより、真空ポンプ２４の運転が停止される。
【００４２】
エゼクタ３１の駆動流体導入部３１ａには、濃縮水の残部Ｗ３２が駆動流体として流れるため、内部に負圧空間が生成されている。この負圧空間の作用により、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通した空気Ｇ１は、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａへ導入される。この空気Ｇ１により、脱炭酸膜モジュール２１（気体分離膜モジュール）では、透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスが脱気処理され、脱炭酸水Ｗ４が製造される。
【００４３】
一方、炭酸ガスを含む混合空気Ｇ２は、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから排出され、空気排出ラインＬ７から三方弁２３を介して吸引流体導入ラインＬ８へ流入する。吸引流体導入ラインＬ８へ流入した混合空気Ｇ２は、エゼクタ３１の吸引部３１ｂに吸引され、駆動流体導入部３１ａから導入された濃縮水の残部Ｗ３２と混合し、混合流体として混合流体送出部３１ｃから濃縮水排水ラインＬ３の下流側に送出される。
【００４４】
上述したエゼクタ排気モードでは、真空ポンプ２４の運転が停止されるため、真空ポンプ排気モード（後述）よりも脱炭酸能力が低下する。しかし、エゼクタ排気モードでは、ＲＯ膜モジュール１３から排出される濃縮水Ｗ３のエネルギー（加圧ポンプ１１による圧送のエネルギー）を利用して、脱炭酸膜モジュール２１に空気Ｇ１を導入することができる。そのため、エゼクタ排気モードでは、脱炭酸処理を継続しつつ、真空ポンプ２４の消費電力を低減できる。また、エゼクタ排気モードにおいて、加圧ポンプ１１からＲＯ膜モジュール１３に圧送される原水Ｗ１の量は、造水量の変動がなければ、真空ポンプ２４の運転が停止しても増加することがない。そのため、エゼクタ排気モードの動作は、加圧ポンプ１１の消費電力に影響を与えることがない。
【００４５】
一方、制御部４０は、脱炭酸処理が不足していると判定した場合には、運転モードを真空ポンプ排気モード（第２運転モード）に移行させる。図３に示すように、真空ポンプ排気モードにおいて、制御部４０は、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２が真空ポンプ２４へ流通するように三方弁２３の流路を切り替える。
【００４６】
三方弁２３の流路の切り替えにより、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから真空ポンプ２４に至る空気排出ラインＬ７が連通する。同時に、エゼクタ３１の吸引部３１ｂに接続された吸引流体導入ラインＬ８と空気排出ラインＬ７との連通が遮断される。また、制御部４０は、真空ポンプ２４の吸入作用により、脱炭酸膜モジュール２１へ空気（掃引ガス）Ｇ１が導入されるように、排出側インバータ２５へ指令信号を出力する。これにより、真空ポンプ２４の運転が開始される。
【００４７】
真空ポンプ２４が運転されると、真空ポンプ２４の吸入作用により、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通した空気Ｇ１が、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａへ導入される。この空気Ｇ１により、脱炭酸膜モジュール２１（気体分離膜モジュール）では、透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスが脱気処理され、脱炭酸水Ｗ４が製造される。一方、炭酸ガスを含む混合空気Ｇ２は、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから空気排出ラインＬ７を流通し、真空ポンプ２４よりも下流側に排出される。真空ポンプ排気モードでは、真空ポンプ２４が運転されるため、脱炭酸水Ｗ４の水質を高い水準に回復させることができる。
【００４８】
次に、制御部４０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４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４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Ｗ４のｐＨ値（出口側ｐＨ値）である。
図４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Ｗ４のｐＨ値との相関を定めたデータテーブルである。図４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４０のマイクロプロセッサのメモリに記憶される。
【００４９】
図４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Ｗ４のｐＨ値との相関に応じて定められた領域である。制御部４０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。
【００５０】
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４０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に属している場合は、脱炭酸処理が過剰であると判定して、エゼクタ排気モード（第１運転モード）に移行する。
【００５１】
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４０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（エゼクタ排気モード又は真空ポンプ排気モード）を継続する。
【００５２】
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４０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に属している場合は、脱炭酸処理が不足していると判定して、真空ポンプ排気モード（第２運転モード）に移行する。
【００５３】
なお、図４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。
【００５４】
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４は、このｐＨ値の範囲における原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ４のｐＨ値との相関を表している。
【００５５】
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、脱炭酸膜が破損している場合等が挙げられる。
【００５６】
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Ｗ４の水質が適切な範囲から外れるだけでなく、装置からの水漏れ等の不具合が生じることが考えられる。そのため、制御部４０は、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第１警報領域Ｃ１に属している場合は、警報モードに移行して、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。
【００５７】
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、脱炭酸膜が劣化している場合等が挙げられる。
【００５８】
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Ｗ４の水質が適切な範囲から外れるだけでなく、装置からの水漏れ等の不具合が生じることが考えられる。そのため、制御部４０は、入口側ｐＨ値及び出口側ｐＨ値の交点が第２警報領域Ｃ２に属している場合は、警報モードに移行して、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。
【００５９】
本実施形態では、図４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Ｗ４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。
【００６０】
次に、制御部４０において、エゼクタ排気モード、真空ポンプ排気モード及び警報モードに移行する機能について、図５を参照して説明する。
図５は、本実施形態におけるエゼクタ排気モードと真空ポンプ排気モードと警報モードとの間の状態遷移図である。
【００６１】
（エゼクタ排気モード）
第１運転モードとしてのエゼクタ排気モードは、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。エゼクタ排気モードにおいて、制御部４０は、図２に示すように、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２を、吸引流体としてエゼクタ３１の吸引部３１ｂへ流通させるように三方弁２３の流路を切り替える。また、制御部４０は、脱炭酸膜モジュール２１へ空気（掃引ガス）Ｇ１が導入されないように、排出側インバータ２５への指令信号の出力を停止する。
【００６２】
これにより、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通した空気Ｇ１が、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａへ導入される。脱炭酸膜モジュール２１においては、空気Ｇ１により透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスが脱気処理され、脱炭酸水Ｗ４が製造される。また、炭酸ガスを含む混合空気Ｇ２は、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから排出され、空気排出ラインＬ７から三方弁２３を介して吸引流体導入ラインＬ８へ流入する。吸引流体導入ラインＬ８へ流入した混合空気Ｇ２は、エゼクタ３１の吸引部３１ｂに吸引され、駆動流体導入部３１ａから導入された濃縮水の残部Ｗ３２と混合し、混合流体として混合流体送出部３１ｃから濃縮水排水ラインＬ３の下流側に送出される。
【００６３】
（真空ポンプ排気モード）
第２運転モードとしての真空ポンプ排気モードは、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。真空ポンプ排気モードにおいて、制御部４０は、図３に示すように、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２が真空ポンプ２４へ流通するように三方弁２３の流路を切り替える。また、制御部４０は、真空ポンプ２４の吸入作用により、脱炭酸膜モジュール２１へ空気（掃引ガス）Ｇ１が導入されるように、排出側インバータ２５へ指令信号を出力する。
【００６４】
これにより、真空ポンプ２４の運転が開始され、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通した空気Ｇ１が、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａへ導入される。脱炭酸膜モジュール２１においては、空気Ｇ１により透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスが脱気処理され、脱炭酸水Ｗ４が製造される。また、炭酸ガスを含む混合空気Ｇ２は、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから空気排出ラインＬ７を流通して、下流側に排出される。
【００６５】
（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４０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は、警報モードに移行する。警報モードにおいて、制御部４０は、水処理装置１の運転を停止する。具体的には、制御部４０は、加圧ポンプ１１からＲＯ膜モジュール１３への原水Ｗ１の圧送が停止されるように、加圧側インバータ１２への指令信号の出力を停止する。また、制御部４０は、真空ポンプ２４の吸入作用により、脱炭酸膜モジュール２１へ空気（掃引ガス）Ｇ１が導入されないように、排出側インバータ２５への指令信号の出力を停止する。更に、制御部４０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。
【００６６】
次に、制御部４０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４０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。
【００６７】
（ＳＴ１）
制御部４０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Ｗ４のｐＨ値をそれぞれ取得する。そして、制御部４０は、水処理装置運転制御テーブル（図４参照）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Ｗ４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。
【００６８】
なお、制御部４０による原水Ｗ１及び脱炭酸水Ｗ４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。
【００６９】
（ＳＴ２）
制御部４０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ４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、エゼクタ排気モードと対応付けられている。そのため、制御部４０は、イベントＥ１が発生すると、図５に示すように、運転モードを真空ポンプ排気モードからエゼクタ排気モードに移行させる。
【００７０】
（ＳＴ３）
制御部４０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ４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、真空ポンプ排気モードに対応付けられている。そのため、制御部４０は、イベントＥ２が発生すると、図５に示すように、運転モードをエゼクタ排気モードから真空ポンプ排気モードに移行させる。
【００７１】
（ＳＴ４）
制御部４０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ４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４０は、現状の運転モード（エゼクタ排気モード又は真空ポンプ排気モード）を継続する。
【００７２】
（ＳＴ５）
制御部４０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ４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４０は、イベントＥ３が発生すると、図５に示すように、運転モードをエゼクタ排気モードから警報モードに移行させる。
【００７３】
（ＳＴ６）
制御部４０において、取得した原水Ｗ１のｐＨ値及び脱炭酸水Ｗ４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４０は、イベントＥ４が発生すると、図５に示すように、運転モードを真空ポンプ排気モードから警報モードに移行させる。
【００７４】
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４０は、脱炭酸処理が過剰を示す場合、運転モードをエゼクタ排気モード（第１運転モード）に移行させる。エゼクタ排気モードにおいて、制御部４０は、脱炭酸膜モジュール２１から排出される混合空気Ｇ２を、吸引流体としてエゼクタ３１の吸引部３１ｂへ流通させるように三方弁２３の流路を切り替えると共に、真空ポンプ２４の運転を停止する。
【００７５】
これによれば、真空ポンプ２４の運転を停止しても、エゼクタ３１の内部に生成された負圧空間の作用により、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通した空気Ｇ１は、脱炭酸膜モジュール２１へ導入され、透過水Ｗ２に含まれる炭酸ガスの脱気処理に使用された後、空気排出ラインＬ７から三方弁２３を介して吸引流体導入ラインＬ８へ流入する。吸引流体導入ラインＬ８へ流入した混合空気Ｇ２は、エゼクタ３１の内部において濃縮水の残部Ｗ３２と混合し、混合流体として混合流体送出部３１ｃから濃縮水排水ラインＬ３の下流側に送出される。そのため、本実施形態の水処理装置１は、脱炭酸処理が過剰を示す状況において、真空ポンプ２４の運転を停止して、外部から空気Ｇ１を導入しない場合に比べて、脱炭酸水Ｗ４の水質を高い水準に維持しつつ、真空ポンプ２４の消費電力を低減できる。
【００７６】
本実施形態の水処理装置１によれば、エゼクタ排気モードにおいて、エゼクタ３１の内部に生成される負圧空間の作用により、エアフィルタ２２から空気吸入ラインＬ６を流通する空気Ｇ１を、脱炭酸膜モジュール２１の空気導入口２１ａへ導入させている。そのため、エゼクタ排気モードでは、真空ポンプ２４の運転を停止させても、消費電力の生じない必要最小限の動力により脱炭酸処理を継続させることができる。また、エゼクタ排気モードでは、ＲＯ膜モジュール１３に原水Ｗ１を圧送する加圧ポンプ１１の消費電力に影響を与えることがないため、装置全体として、消費電力を低減することができる。
【００７７】
本実施形態の水処理装置１によれば、制御部４０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Ｗ４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Ｗ４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４０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。
【００７８】
（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。
【００７９】
実施形態では、流通切替部として、三方弁２３を用いた例について説明したが、これに限定されない。流通切替部として、二方弁を用いることもできる。例えば、吸引流体導入ラインＬ８において、空気排出ラインＬ７との接続部分の近傍に二方弁を設けることにより、三方弁２３の場合と同様に流路の切り替えを行うことができる。また、上記のように設けられた二方弁に加えて、空気排出ラインＬ７において、脱炭酸膜モジュール２１の空気排出口２１ｂから真空ポンプ２４までの間に、他の二方弁を設ける構成としてもよい。また、二方弁の代わりに、弁開度を制御可能な比例制御弁を設けてもよい。
【００８０】
実施形態では、エゼクタ排気モードにおいて、真空ポンプ２４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。エゼクタ排気モードにおいて、脱炭酸処理が過剰を示す程度に応じて、真空ポンプ２４を低出力で運転させるようにしてもよい。その場合、空気排出ラインＬ７と吸引流体導入ラインＬ８に、それぞれ上述した比例制御弁を設け、混合空気Ｇ２を吸引流体導入ラインＬ８に多く流通させ、空気排出ラインＬ７に少なく流通させるようにすればよい。例えば、エゼクタ排気モードにおいて、脱炭酸処理が僅かに過剰である場合には、真空ポンプ２４を低出力で運転することにより、脱炭酸水Ｗ４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。
【００８１】
実施形態では、水処理装置運転制御テーブル（図４参照）に定められた、原水Ｗ１のｐＨ値と脱炭酸水Ｗ４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。
【００８２】
実施形態では、制御部４０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Ｗ４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４０において、原水Ｗ１のｐＨ値に基づかず且つ脱炭酸水Ｗ４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。
【００８３】
具体的には、制御部４０において、第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ４のｐＨ値が脱炭酸処理の過剰を示す場合には、エゼクタ排気モードに移行し、第２ｐＨ値検出センサＳ２で検出された脱炭酸水Ｗ４のｐＨ値が脱炭酸処理の不足を示す場合には、真空ポンプ排気モードに移行する、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Ｗ４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。
【００８４】
また、閾値を一つに設定し、脱炭酸水Ｗ４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Ｗ４のうちの少なくとも脱炭酸水Ｗ４のｐＨ値に基づくものであればよい。
【００８５】
実施形態の水処理装置１において、脱炭酸膜装置２０の後段に、ＥＤＩ（電気脱イオン）装置を設けた構成としてもよい。また、実施形態の水処理装置１において、逆浸透膜分離装置１０と脱炭酸膜装置２０との間に、カートリッジ式純水装置を設けた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  水処理装置
１３  ＲＯ膜（逆浸透膜）モジュール
２１  脱炭酸膜モジュール
２３  三方弁（流通切替部）
２４  真空ポンプ（ポンプ）
３１  エゼクタ
４０  制御部
Ｓ１  第１ｐＨ値検出センサ（ｐＨ値検出センサ）
Ｓ２  第２ｐＨ値検出センサ（ｐＨ値検出センサ）
【図１】
2018130691.tif 000003
【図２】
2018130691.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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