(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
前記圧力タンクに接続され、原水が流通する原水ラインと、
前記圧力タンクに接続され、処理水が流通する処理水ラインと、
前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続するバイパスラインと、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクへの流体の流入を遮断する待機モードと、を有する流通手段と、
前記バイパスラインと前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、前記バイパスライン、及び前記バイパスラインと前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインからなるバイパス回路に設けられ、前記洗浄モードにおける前記圧力タンクへの洗浄液の流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード又は前記待機モードを切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、
前記流通制御手段は、（ｉ）前記水処理モードでは、前記バイパスラインを閉鎖するように、前記流通手段を制御し、（ｉｉ）前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記バイパスラインを開放するように、前記流通手段を制御し、（ｉｉｉ）前記洗浄モードにおいて前記流通検知部により洗浄液の流通が検知されない場合に、前記洗浄モードから前記待機モードに移行して洗浄液の流入を遮断するように、前記流通手段を制御する
イオン交換装置。
【請求項２】
前記流通制御手段は、前記流通手段が前記洗浄モードから前記待機モードに移行し、且つ前記流通検知部により洗浄液の流通が検知された場合に、前記待機モードから前記洗浄モードに復帰するように、前記流通手段を制御する
請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項３】
前記洗浄モードの実行中に前記流通検知部が洗浄液の流通が有ることを検知した積算時間を計時する計時部を備え、
前記流通制御手段は、前記積算時間が予め設定された総洗浄時間に達した場合に、前記洗浄モードを終了するように、前記流通手段を制御する
請求項２に記載のイオン交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬水軟化装置などのイオン交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水道水や地下水などの原水に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）や硝酸性窒素（硝酸イオン及び亜硝酸イオン）等をイオン交換樹脂により吸着して除去するイオン交換装置が知られている。イオン交換装置は、一般的に、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクを備えている。
【０００３】
特許文献１には、洗浄液の流通の有無を検知する流通検知部を備え、洗浄モードで行われる洗浄プロセスにおいて、流通検知部により検知される洗浄液の流通の積算時間が所定の時間に達したときに、洗浄プロセスを終了させるイオン交換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のイオン交換装置においては、洗浄プロセスが正常に行われている場合であっても、流通検知部の故障等により洗浄液の流通が有ることが検知されないことがある。
流通検知部により洗浄液の流通が有ることが検知されない場合には、洗浄液の流通の積算時間が所定の時間に達しないため、洗浄プロセスが正常に行われた後であっても、洗浄プロセスが継続して行われる。そのため、流通検知部が故障等により洗浄液の流通が有ることを検知しない場合には、排出される洗浄液量が増大して、イオン交換装置の運転コストが増加することになる。従って、無駄な洗浄動作を減らして洗浄プロセスにおいて使用される洗浄液の洗浄液量を減らし、運転コストを低減することができるイオン交換装置が望まれている。
【０００６】
本発明は、無駄な洗浄動作を減らして、運転コストを低減することができるイオン交換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】
【０００７】
本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記圧力タンクに接続され、原水が流通する原水ラインと、前記圧力タンクに接続され、処理水が流通する処理水ラインと、前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続するバイパスラインと、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクへの流体の流入を遮断する待機モードと、を有する流通手段と、前記バイパスラインと前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、前記バイパスライン、及び前記バイパスラインと前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインからなるバイパス回路に設けられ、前記洗浄モードにおける前記圧力タンクへの洗浄液の流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード又は前記待機モードを切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、（ｉ）前記水処理モードでは、前記バイパスラインを閉鎖するように、前記流通手段を制御し、（ｉｉ）前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記バイパスラインを開放するように、前記流通手段を制御し、（ｉｉｉ）前記洗浄モードにおいて前記流通検知部により洗浄液の流通が検知されない場合に、前記洗浄モードから前記待機モードに移行して洗浄液の流入を遮断するように、前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
【０００８】
また、前記流通制御手段は、前記流通手段が前記洗浄モードから前記待機モードに移行し、且つ前記流通検知部により洗浄液の流通が検知された場合に、前記待機モードから前記洗浄モードに復帰するように、前記流通手段を制御することが好ましい。
【０００９】
また、前記洗浄モードの実行中に前記流通検知部が洗浄液の流通が有ることを検知した積算時間を計時する計時部を備え、前記流通制御手段は、前記積算時間が予め設定された総洗浄時間に達した場合に、前記洗浄モードを終了するように、前記流通手段を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、無駄な洗浄動作を減らして、運転コストを低減することができるイオン交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。
【図２】本実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。
【図３】各プロセスにおけるプロセス制御バルブ３の開閉状態を示す図である。
【図４】本実施形態の硬水軟化装置１の制御に係る機能ブロック図である。
【図５】本実施形態の硬水軟化装置１の制御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】
【００１３】
以下、本発明のイオン交換装置の一実施形態の硬水軟化装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。
【００１４】
硬水軟化装置１は、水道水、地下水、工業用水などの原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンやカリウムイオンへ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置１は、軟水を各種の用水として需要箇所へ供給する目的で使用される。硬水軟化装置１は、家屋やマンション等の居住建物、ホテルや大衆浴場等の集客施設、ボイラやクーリングタワー等の冷熱機器、食品加工装置や洗浄装置等の水使用機器などに接続される。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の硬水軟化装置１は、主として、圧力タンク２と、流通手段としてのプロセス制御バルブ３と、塩水タンク４と、流通制御手段としてのバルブ制御部５１を含む制御装置５と、を備えて構成される。
【００１６】
圧力タンク２は、圧力タンク本体２１と、蓋部材２２とを備える。
圧力タンク本体２１は、上部に開口部を有する有底の筒状体であり、処理材である陽イオン交換樹脂ビーズからなるイオン交換樹脂床２１１を収容する。
イオン交換樹脂床２１１は、特定の構成に制限されない。例えば、イオン交換樹脂床２１１は、濾過砂利や不活性樹脂からなる支持床上に積層されていてもよい。
蓋部材２２は、圧力タンク本体２１の上部の開口部を閉鎖する。蓋部材２２には、プロセス制御バルブ３が一体的に装着されている。
圧力タンク２の詳細については後述する。
【００１７】
また、詳細については後述するが、プロセス制御バルブ３は、採水及び再生に関して、原水Ｗ１を圧力タンク２の頂部スクリーン２４１へ配液しながら、底部スクリーン２４２で集液することにより原水Ｗ１の下降流を生成して、処理水である軟水Ｗ２を製造する水処理プロセスＳＴ１の水（原水Ｗ１、軟水Ｗ２）の流れ；
再生液である塩水Ｗ４を圧力タンク２の頂部スクリーン２４１へ配液しながら、底部スクリーン２４２で集液することにより塩水Ｗ４の下降流を生成して、イオン交換樹脂床２１１の全体を再生させる第１再生プロセスＳＴ４の塩水Ｗ４の流れ；及び、
塩水Ｗ４を圧力タンク２の底部スクリーン２４２へ配液しながら、中間部スクリーン２４３で集液することにより塩水Ｗ４の上昇流を生成して、イオン交換樹脂床２１１の下部を再生させる第２再生プロセスＳＴ６の塩水Ｗ４の流れを切り換え可能なバルブである。
【００１８】
塩水タンク４は、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液としての塩水Ｗ４を貯留する。再生液は、陽イオン交換樹脂ビーズを用いる硬水軟化装置１では、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液などを利用できる。塩水タンク４の詳細については後述する。
【００１９】
圧力タンク２について、更に説明する。蓋部材２２は、流体の供給及び排出を行う第１蓋流路２２１、第２蓋流路２２２及び第３蓋流路２２３を有する。これらの各蓋流路２２１、２２２、２２３は、後述するように、プロセス制御バルブ３を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。「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。
【００２０】
圧力タンク２内において、蓋部材２２の下面側であってイオン交換樹脂床２１１の頂部には、樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン２４１が設けられている。頂部スクリーン２４１は、樹脂ビーズよりも小さな多数の開孔を有する（後述する底部スクリーン２４２及び中間部スクリーン２４３も同様）。第１蓋流路２２１は、頂部スクリーン２４１を介して、圧力タンク２内と連通する。頂部スクリーン２４１による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床２１１の頂部付近に設定される。頂部スクリーン２４１は、イオン交換樹脂床２１１の頂部に設けられる頂部配液部、及びイオン交換樹脂床２１１の頂部に設けられる頂部集液部として機能する。
【００２１】
圧力タンク２内において、第２蓋流路２２２には、圧力タンク本体２１の底部付近へ延びる第１集配液管２３１が接続されている。第１集配液管２３１の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン２４２が設けられている。第１集配液管２３１は、第２蓋流路２２２と連通する。底部スクリーン２４２による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床２１１の底部付近に設定される。底部スクリーン２４２は、イオン交換樹脂床２１１の底部に設けられる底部配液部、及びイオン交換樹脂床２１１の底部に設けられる底部集液部として機能する。
【００２２】
圧力タンク２内において、第３蓋流路２２３には、イオン交換樹脂床２１１の深さ方向の中間部付近へ延びる第２集配液管２３２が接続されている。第２集配液管２３２の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン２４３が設けられている。第２集配液管２３２は、第３蓋流路２２３と連通する。中間部スクリーン２４３による集水位置は、イオン交換樹脂床２１１の深さ方向の中間部付近に設定される。つまり、中間部スクリーン２４３は、イオン交換樹脂床２１１の深さ方向の中間部に設けられる。中間部スクリーン２４３は、イオン交換樹脂床２１１の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。
【００２３】
第２集配液管２３２の内径は、第１集配液管２３１の外径よりも大径に設定されている。第１集配液管２３１及び第２集配液管２３２の軸芯は、いずれも圧力タンク２の軸芯と同軸上に設定されている。すなわち、第１集配液管２３１及び第２集配液管２３２は、第１集配液管２３１が内管に設定され且つ第２集配液管２３２が外管に設定された二重管構造を形成して、圧力タンク２に装着されている。
【００２４】
第１蓋流路２２１には、プロセス制御バルブ３を介して原水ラインＬ１が接続されている。つまり、原水ラインＬ１は、第１蓋流路２２１を介して圧力タンク２に接続されている。第２蓋流路２２２には、プロセス制御バルブ３を介して、処理水ラインとしての軟水ラインＬ２が接続されている。つまり、軟水ラインＬ２は、第２蓋流路２２２を介して圧力タンク２に接続されている。第３蓋流路２２３には、第５排水ラインＬ５５が接続されている。第５排水ラインＬ５５は、プロセス制御バルブ３の内部において、第１排水ラインＬ５１の接続部Ｊ５１に接続されている。原水ラインＬ１、軟水ラインＬ２及び第１排水ラインＬ５１は、プロセス制御バルブ３の外部まで延びている。すなわち、原水ラインＬ１、軟水ラインＬ２及び第１排水ラインＬ５１は、それぞれ、その一部がプロセス制御バルブ３の内部に設けられ、その残部がプロセス制御バルブ３の外部に設けられている。
【００２５】
詳細については後述するが、制御装置５は、後述する流通検知部としての原水フロースイッチ６１、塩水流量計６２等からの信号が入力されて、入力された信号などに基づいてプロセス制御バルブ３を制御する。
【００２６】
プロセス制御バルブ３は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。
具体的には、プロセス制御バルブ３は、ラインとして、原水ラインＬ１と、軟水ラインＬ２と、希釈水ラインＬ３と、第１塩水ラインＬ４１と、第２塩水ラインＬ４２と、第３塩水ラインＬ４３と、第４塩水ラインＬ４４と、第１排水ラインＬ５１と、第２排水ラインＬ５２と、第３排水ラインＬ５３と、第４排水ラインＬ５４と、第５排水ラインＬ５５と、バイパスラインＬ６とを備える。原水ラインＬ１における第１蓋流路２２１側の一部は、第５塩水ラインＬ４５としても機能する。軟水ラインＬ２における第２蓋流路２２２側の一部は、第６塩水ラインＬ４６としても機能する。
【００２７】
プロセス制御バルブ３は、弁として、原水通水弁３１１と、軟水通水弁３１２と、バイパス弁３１３と、エゼクタ弁３１４と、第３排水弁３１５と、第２排水弁３１６と、第１排水弁３１７と、塩水弁３１８と、第１定流量弁３２２と、第２定流量弁３４とを備える。
また、プロセス制御バルブ３は、エゼクタストレーナ３２１と、エゼクタ３２３と、第１オリフィス３２４と、第２オリフィス３２５と、軟水ストレーナ３３とを備える。
【００２８】
原水ラインＬ１には、原水Ｗ１が流通する。原水ラインＬ１には、原水Ｗ１の供給側から第１蓋流路２２１へ向けて順に、原水フロースイッチ６１と、接続部Ｊ１１と、原水通水弁３１１と、接続部Ｊ１２と、接続部Ｊ１３と、が設けられる。原水ラインＬ１における接続部Ｊ１２と第１蓋流路２２１との間の部分は、第５塩水ラインＬ４５としても機能する。
【００２９】
原水フロースイッチ６１は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。詳細には、原水フロースイッチ６１は、バイパスラインＬ６と原水ラインＬ１との接続部Ｊ１１よりも上流側の原水ラインＬ１に設けられる。原水フロースイッチ６１は、原水Ｗ１の流通の有無を検出する。これにより、原水フロースイッチ６１は、後述する洗浄モードにおける圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通の有無を検知可能である。原水フロースイッチ６１からの検出信号は、制御装置５へ入力される。
【００３０】
軟水ラインＬ２は、処理水としての軟水Ｗ２が流通する。軟水ラインＬ２には、第２蓋流路２２２から軟水Ｗ２の供給先へ向けて順に、接続部Ｊ２１と、軟水ストレーナ３３と、軟水通水弁３１２と、接続部Ｊ２２と、が設けられる。軟水ラインＬ２における第２蓋流路２２２と接続部Ｊ２１との間の部分は、第６塩水ラインＬ４６としても機能する。
軟水ストレーナ３３は、軟水ラインＬ２を第２蓋流路２２２から軟水Ｗ２の供給先へ向けて流通する軟水Ｗ２中の夾雑物（樹脂ビーズの破砕片、ゴミ等）を捕捉する。
【００３１】
希釈水ラインＬ３は、その上流側の端部において、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１１に接続されると共に、その下流側の端部において、エゼクタ３２３の一次側に接続される。希釈水ラインＬ３には、上流側（接続部Ｊ１１側）から下流側（エゼクタ３２３側）に向けて順に、エゼクタストレーナ３２１と、第１定流量弁３２２と、エゼクタ３２３と、が設けられる。
【００３２】
エゼクタストレーナ３２１は、原水Ｗ１からなる希釈水に含まれる懸濁物質を除去し、第１定流量弁３２２及びエゼクタ３２３の詰まりを防止する。第１定流量弁３２２は、エゼクタ３２３へ供給する希釈水を所定範囲の流量に調節する。
エゼクタ３２３には、ノズル部の吐出側において、第１塩水ラインＬ４１の下流側の端部が接続されている。エゼクタ３２３は、希釈水（原水Ｗ１）が前記ノズル部から吐出されるときに発生する負圧を利用して、塩水タンク４から塩水Ｗ４（例えば、塩化ナトリウムの飽和水溶液）を吸引可能に構成されている。そして、エゼクタ３２３において、塩水タンク４からの塩水Ｗ４は、希釈水（原水Ｗ１）によって、所定濃度（例えば、８〜１２重量％）にまで希釈されるようになっている。
【００３３】
バイパスラインＬ６は、接続部Ｊ１１と接続部Ｊ２２とを接続する。つまり、バイパスラインＬ６は、原水ラインＬ１又は希釈水ラインＬ３と軟水ラインＬ２とを接続する。
バイパスラインＬ６の途中には、バイパス弁３１３が設けられる。バイパスラインＬ６及びバイパス弁３１３は、原水ラインＬ１と軟水ラインＬ２を連通可能なバイパス手段として機能する。
また、バイパスラインＬ６と原水ラインＬ１との接続部Ｊ１１よりも上流側の原水ラインＬ１、バイパスラインＬ６、及び、バイパスラインＬ６と軟水ラインＬ２との接続部Ｊ２２よりも下流側の軟水ラインＬ２は、バイパス回路を構成する。
【００３４】
再生液供給ラインは、圧力タンク２と塩水タンク（再生液タンク）４とを接続するラインである。本実施形態において、再生液供給ラインは、２本形成される。
１本目の再生液供給ラインは、第１塩水ラインＬ４１と、第２塩水ラインＬ４２と、第３塩水ラインＬ４３と、第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１の一部）とから構成される。２本目の再生液供給ラインは、第１塩水ラインＬ４１と、第２塩水ラインＬ４２と、第４塩水ラインＬ４４と、第６塩水ラインＬ４６（軟水ラインＬ２の一部）とから構成される。
【００３５】
第１塩水ラインＬ４１の一端部は、塩水タンク４内に配置される。第１塩水ラインＬ４１の他端部は、エゼクタ３２３の前記ノズル部に接続される。第１塩水ラインＬ４１には、塩水タンク４からエゼクタ３２３に向けて順に、塩水流量計６２と、塩水弁３１８と、が設けられる。
【００３６】
塩水流量計６２は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。塩水流量計６２は、第１塩水ラインＬ４１を流通する塩水Ｗ４又は補給水としての原水Ｗ１の流量を検出する。塩水流量計６２からの検出信号は、制御装置５へ入力される。塩水流量計６２は、双方向の瞬間流量及び積算流量を検出可能に構成された流量センサであり、例えば、接線式流量センサ、軸流式流量センサ、カルマン渦式流量センサ等を利用することができる。
【００３７】
第３塩水ラインＬ４３の上流側の端部と、第４塩水ラインＬ４４の上流側の端部とは、接続部Ｊ４１において接続される。第２塩水ラインＬ４２は、エゼクタ３２３の二次側と接続部Ｊ４１とを接続する。
【００３８】
第３塩水ラインＬ４３の下流側の端部は、接続部Ｊ１２において第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１）に接続される。第３塩水ラインＬ４３の途中には、第１オリフィス３２４が設けられる。
第４塩水ラインＬ４４の下流側の端部は、接続部Ｊ２１において第６塩水ラインＬ４６（軟水ラインＬ２）に接続される。第４塩水ラインＬ４４には、上流側から下流側に向けて順に、第２オリフィス３２５と、エゼクタ弁３１４と、が設けられる。
第１オリフィス３２４及び第２オリフィス３２５は、後述する第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７において、再生液である塩水Ｗ４又は押出水である原水Ｗ１を第２蓋流路２２２及び第１蓋流路２２１に均等に分配するためのものである。
【００３９】
第１排水ラインＬ５１の下流側の端部からは、各種の排水Ｗ５が排出される。第１排水ラインＬ５１の上流側の端部は、接続部Ｊ５１において、第２排水ラインＬ５２の下流側の端部及び第５排水ラインＬ５５の下流側の端部に接続される。第２排水ラインＬ５２の上流側の端部は、接続部Ｊ５２において、第３排水ラインＬ５３の下流側の端部及び第４排水ラインＬ５４の下流側の端部に接続される。第３排水ラインＬ５３の上流側の端部は、接続部Ｊ４２において、第４塩水ラインＬ４４に接続される。第４排水ラインＬ５４の上流側の端部は、接続部Ｊ１３において、原水ラインＬ１（第５塩水ラインＬ４５）に接続される。第５排水ラインＬ５５の上流側の端部は、第３蓋流路２２３に接続される。
【００４０】
第２排水ラインＬ５２の途中には、第２定流量弁３４が設けられる。第２定流量弁３４は、圧力タンク２から排出されて第２排水ラインＬ５２を流通する排水Ｗ５の流量を所定範囲に調節する。
第３排水ラインＬ５３の途中には、第１排水弁３１７が設けられる。第４排水ラインＬ５４の途中には、第３排水弁３１５が設けられる。第５排水ラインＬ５５の途中には、第２排水弁３１６が設けられる。
【００４１】
プロセス制御バルブ３において、各種の弁３１１〜３１８は、種々の作動機構及び弁構造を採用することができる。具体的には、カム機構により作動されるリフト式又はダイアフラム式の流路開閉弁や、リンク機構により作動されるスライドピストン式の流路開閉弁などが好適である。
【００４２】
次に、塩水タンク４について説明する。塩水タンク４は、塩水タンク本体４１と、塩水ウェル４２と、塩水プレート４４とを備える。塩水タンク本体４１は、上部が開口した有底の形状を有する。塩水ウェル４２は、筒状であり、塩水タンク本体４１の内側に配置される。塩水プレート４４は、塩水ウェル４２の外側において、塩水の貯留部（下方）と、再生塩４３（例えば、粒状やペレット状の塩化ナトリウム）の貯蔵部（上方）とを、上下に区画する透水性のプレートからなる。
【００４３】
塩水タンク本体４１の内側であって且つ塩水ウェル４２の内側には、塩水ライン配置空間４６が形成される。塩水ライン配置空間４６には、第１塩水ラインＬ４１の上流側の端部が配置される。塩水ウェル４２の下方の側壁には、連通孔４５が設けられる。連通孔４５は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間４６との間を連通する。そのため、塩水Ｗ４又は補給水は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間４６との間を自在に流通できる。
【００４４】
次に、硬水軟化装置１が有する運転モード及び運転モードにおいて実行されるプロセスについて図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。図３は、各プロセスにおけるプロセス制御バルブ３の開閉状態を示す図である。
【００４５】
硬水軟化装置１は、運転モードとして、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水としての軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液としての塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、原水Ｗ１を塩水タンク４へ補給する補水モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する。
これら各運転モード間及び運転モードにおいて実行されるプロセスにおける流体の流れは、プロセス制御バルブ３によって以下のように制御される。
【００４６】
プロセス制御バルブ３は、図２に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件（イベント）に基づいて切り換えられる。図２中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１〜Ｅ８を示す。
イベントＥ１は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、軟水Ｗ２の積算採水量（積算使用量）が所定の設定量Ｑ１に達した場合、原水Ｗ１の積算通水時間が所定の設定時間Ｔ１に達した場合等を挙げることができる。
イベントＥ２は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、逆洗浄プロセスＳＴ３から第２押出プロセスＳＴ７までを完了した場合を挙げることができる。
イベントＥ３は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、且つ、圧力タンク２の内部における洗浄液の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ４は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量が所定の設定量Ｑ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ５は、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、圧力タンク２の内部における水の滞留時間が所定の設定時間Ｔ３に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ６は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、かつ、圧力タンク２の内部における水の流通積算時間が総洗浄時間としての設定時間Ｔ４に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ７は、洗浄モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通なしの連続検知時間が所定の設定時間Ｔ５に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ８は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通ありの連続検知時間が所定の設定時間Ｔ６に達した場合を挙げることができる。
【００４７】
プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいて以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を実施する。
（ＳＴ１）原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１の全体に対して上から下へ通過させる水処理プロセス（水軟化プロセス）
（ＳＴ２）軟水ストレーナ３３を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセス
（ＳＴ３）洗浄液としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
（ＳＴ４）再生液としての塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１の全体に対して上から下へ通過させる第１再生プロセス
（ＳＴ５）押出水としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１の全体に対して上から下へ通過させる第１押出プロセス
（ＳＴ６）再生液としての塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床２１１の下部に対して下から上へ通過させる第２再生プロセス
（ＳＴ７）押出水としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床２１１の下部に対して下から上へ通過させる第２押出プロセス
（ＳＴ８）洗浄液（濯ぎ水）としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１の全体に対して上から下へ通過させ、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄プロセス（リンスプロセス又は滞留水排出プロセス）
（ＳＴ９）原水Ｗ１を塩水タンク４へ供給する補水プロセス
（ＳＴ１０）洗浄液の供給を待機する待機プロセス
【００４８】
プロセス制御バルブ３における各弁３１１〜３１８の開閉は、図３に示すように、プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０毎に、制御装置５により制御される。その結果、圧力タンク２内において、プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０毎に、流体の流れが生成されるか、あるいは、流体の流れが生成されない。
なお、再生モードにおいて、逆洗浄プロセスＳＴ３の前には、軟水ストレーナ３３を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセスＳＴ２が設けられている。このストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、説明の便宜上、図２には記載せず、図３のみに記載してある。また、このストレーナ洗浄プロセスＳＴ２と逆洗浄プロセスＳＴ３との間には、塩水Ｗ４の供給を待機する再生待機プロセス（図示せず）が設けられている。
【００４９】
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置１の主要な制御（動作）について詳細に説明する。なお、水処理プロセスＳＴ１を除く各プロセスＳＴ２〜ＳＴ１０においては、バイパス弁３１３が開放している。そのため、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流通する過剰な原水Ｗ１は、接続部Ｊ１２からバイパスラインＬ６へ流通し、接続部Ｊ２２及び軟水ラインＬ２を介して、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。
【００５０】
〔水処理プロセスＳＴ１〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる水道水、地下水、工業用水などの原水Ｗ１は、原水ラインＬ１及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。頂部スクリーン２４１から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、その過程で原水Ｗ１の硬度成分はナトリウムイオンへ置換され、原水Ｗ１は軟水化される。
【００５１】
イオン交換樹脂床２１１を通過した処理水（軟水Ｗ２）は、圧力タンク２の底部で底部スクリーン２４２へ集水される。その後、軟水Ｗ２は、第１集配液管２３１、第２蓋流路２２２及び軟水ラインＬ２を介して、所定の軟水Ｗ２の需要箇所へ供給される。そして、所定量の軟水Ｗ２を採取することにより、イオン交換樹脂床２１１が硬度成分を置換できなくなると、再生プロセスを実施する。
【００５２】
〔ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ２に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる原水Ｗ１は、原水ラインＬ１、接続部Ｊ１１、バイパスラインＬ６、接続部Ｊ２２、軟水ラインＬ２、軟水ストレーナ３３、接続部Ｊ２１、第４塩水ラインＬ４４、接続部Ｊ４２、第３排水ラインＬ５３、第２排水ラインＬ５２及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。この過程において、軟水ストレーナ３３を二次側から一次側へ流れる原水Ｗ１により、軟水ストレーナ３３は逆洗浄され、軟水ストレーナ３３によって捕捉されていた夾雑物は、原水Ｗ１と共に、系外へ排出される。
【００５３】
〔再生プロセス〕
再生プロセスは、イオン交換樹脂床２１１の硬度成分の除去能力（イオン交換容量）を回復させるために、逆洗浄プロセスＳＴ３〜補水プロセスＳＴ９を順次実施する（図２参照）。これらのプロセスのうち、逆洗浄プロセスＳＴ３は、特許文献等に開示されるように周知であるので、その説明を省略する。
【００５４】
〔再生プロセス：第１再生プロセスＳＴ４〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ４に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流れる原水Ｗ１は、塩水Ｗ４の希釈水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。
この際、原水Ｗ１中の懸濁物質は、エゼクタストレーナ３２１により除去される。また原水Ｗ１の流量は、第１定流量弁３２２により所定範囲に調節される。
【００５５】
エゼクタ３２３において、原水Ｗ１の通過によってノズル部（符号省略）の吐出側で負圧が発生し、第１塩水ラインＬ４１内も負圧となる。その結果、塩水タンク４内の飽和塩水Ｗ４は、第１塩水ラインＬ４１を介してエゼクタ３２３へ吸引される。そして、エゼクタ３２３内では、飽和塩水Ｗ４が原水Ｗ１を希釈水として所定濃度まで希釈され、再生液としての塩水Ｗ４が調製される。
調製された塩水Ｗ４は、第２塩水ラインＬ４２、第３塩水ラインＬ４３、第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１の一部）、及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。
【００５６】
頂部スクリーン２４１から配水された塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床２１１の全体を再生させる。イオン交換樹脂床２１１を通過した再生液（塩水Ｗ４）は、圧力タンク２の底部で底部スクリーン２４２へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４は、第１集配液管２３１、第２蓋流路２２２、軟水ラインＬ２、接続部Ｊ２１、第４塩水ラインＬ４４、接続部Ｊ４２、第３排水ラインＬ５３、第２排水ラインＬ５２及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
【００５７】
第１再生プロセスＳＴ４は、いわゆる並流再生である。この並流再生では、再生液である塩水Ｗ４の供給容量が設定された再生剤量（＝再生レベル×イオン交換樹脂床容量）に達すると、処理は終了し、第１押出プロセスＳＴ５へ移行する。
なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量は、以下の関係を有する。
再生剤量＝再生液の濃度×再生液の比重×再生液の供給容量  ・・・  （１）
【００５８】
〔再生プロセス：第１押出プロセスＳＴ５〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ５に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流れる原水Ｗ１は、押出水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。エゼクタ３２３を通過した原水Ｗ１は、第２塩水ラインＬ４２、第３塩水ラインＬ４３、第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１の一部）、及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。
【００５９】
頂部スクリーン２４１から配水された押出水としての原水Ｗ１は、先行して供給された再生液としての塩水Ｗ４を押し出しながら、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床２１１を再生させる。イオン交換樹脂床２１１を通過した再生液（塩水Ｗ４）及び押出水（原水Ｗ１）は、圧力タンク２の底部で底部スクリーン２４２へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４及び原水Ｗ１は、第１集配液管２３１、第２蓋流路２２２、軟水ラインＬ２、接続部Ｊ２１、第４塩水ラインＬ４４、接続部Ｊ４２、第３排水ラインＬ５３、第２排水ラインＬ５２及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
【００６０】
〔再生プロセス：第２再生プロセスＳＴ６〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ６に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流れる原水Ｗ１は、塩水Ｗ４の希釈水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。
【００６１】
エゼクタ３２３において調製された塩水Ｗ４は、第２塩水ラインＬ４２、第３塩水ラインＬ４３、第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１の一部）、及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。
【００６２】
頂部スクリーン２４１から配水された塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床２１１の上部を再生させる。イオン交換樹脂床２１１の上部を通過した再生液（塩水Ｗ４）は、圧力タンク２の深さ方向の中間部で中間部スクリーン２４３へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４は、第２集配液管２３２、第３蓋流路２２３、第５排水ラインＬ５５、接続部Ｊ５５及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
【００６３】
また、エゼクタ３２３において調製された塩水Ｗ４は、第２塩水ラインＬ４２の接続部Ｊ４１から分流し、第４塩水ラインＬ４４、第６塩水ラインＬ４６（軟水ラインＬ２の一部）及び第２蓋流路２２２を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、第１集配液管２３１を介して、底部スクリーン２４２から配水される。
【００６４】
底部スクリーン２４２から配水された塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床２１１の下部を再生させる。イオン交換樹脂床２１１の下部を通過した再生液（塩水Ｗ４）は、圧力タンク２の深さ方向の中間部で中間部スクリーン２４３へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４は、第２集配液管２３２、第３蓋流路２２３、第５排水ラインＬ５５、接続部Ｊ５５及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
【００６５】
第２再生プロセスＳＴ６は、部分並流再生と部分向流再生とを同時に行ういわゆるスプリット・フロー再生である。部分向流再生では、第１再生プロセスＳＴ４では再生されにくいイオン交換樹脂床２１１の下部が、効率的に再生される。なお、第２再生プロセスＳＴ６においてイオン交換樹脂床２１１の下部の流動は、再生液としての塩水Ｗ４の下降流によって抑制される。
再生液である塩水Ｗ４の供給容量が設定された再生剤量に達すると、処理は終了し、第２押出プロセスＳＴ７へ移行する。
なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量の関係は、上述の（１）式で示した通りである。
【００６６】
〔再生プロセス：第２押出プロセスＳＴ７〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ７に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流れる原水Ｗ１は、押出水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。
エゼクタ３２３を通過した原水Ｗ１は、押出水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。エゼクタ３２３を通過した原水Ｗ１は、第２塩水ラインＬ４２、第３塩水ラインＬ４３、第５塩水ラインＬ４５（原水ラインＬ１の一部）、及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。
【００６７】
頂部スクリーン２４１から配水された押出水としての原水Ｗ１は、先行して供給された再生液としての塩水Ｗ４を押し出しながら、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床２１１の上部を再生させる。イオン交換樹脂床２１１の上部を通過した再生液（塩水Ｗ４）及び押出水（原水Ｗ１）は、圧力タンク２の深さ方向の中間部で中間部スクリーン２４３へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４及び原水Ｗ１は、第２集配液管２３２、第３蓋流路２２３、第５排水ラインＬ５５、接続部Ｊ５５及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
【００６８】
また、エゼクタ３２３を通過した原水Ｗ１は、第２塩水ラインＬ４２の接続部Ｊ４１から分流し、第４塩水ラインＬ４４、第６塩水ラインＬ４６（軟水ラインＬ２の一部）及び第２蓋流路２２２を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、第１集配液管２３１を介して、底部スクリーン２４２から配水される。
【００６９】
底部スクリーン２４２から配水された押出水としての原水Ｗ１は、先行して供給された再生液としての塩水Ｗ４を押し出しながら、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床２１１の下部を再生させる。イオン交換樹脂床２１１の下部を通過した再生液（塩水Ｗ４）及び押出水（原水Ｗ１）は、圧力タンク２の深さ方向の中間部で中間部スクリーン２４３へ集水される。使用済みの塩水Ｗ４及び原水Ｗ１は、第２集配液管２３２、第３蓋流路２２３、第５排水ラインＬ５５、接続部Ｊ５５及び第１排水ラインＬ５１を介して、系外へ排出される。
以上の再生モードにおいて、再生液としての塩水Ｗ４及び押出水としての原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄液としても機能する。
【００７０】
〔洗浄プロセスＳＴ８〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる水道水、地下水、工業用水などの原水Ｗ１は、原水ラインＬ１及び第１蓋流路２２１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、頂部スクリーン２４１から配水される。頂部スクリーン２４１から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄する。つまり、原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄液として機能する。原水Ｗ１の硬度成分は、原水Ｗ１がイオン交換樹脂床２１１を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水Ｗ１は、軟水化される。
【００７１】
イオン交換樹脂床２１１を通過した処理水（軟水Ｗ２）は、圧力タンク２の底部で底部スクリーン２４２へ集水される。その後、軟水Ｗ２は、第１集配液管２３１、第２蓋流路２２２、第６塩水ラインＬ４６、第４塩水ラインＬ４４、第３排水ラインＬ５３、第２排水ラインＬ５２及び第１排水ラインＬ５１を介して、排水Ｗ５として系外へ排出される。
【００７２】
本明細書においては、この洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが再生モードである場合には、洗浄プロセスＳＴ８を「リンスプロセス」と称し、洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである場合には、「滞留水排出プロセス」と称することとする。
【００７３】
〔補水プロセスＳＴ９〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ９に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１における接続部Ｊ１１よりも上流側を流れる原水Ｗ１は、補給水として、希釈水ラインＬ３を介して、エゼクタ３２３の一次側へ供給される。エゼクタ３２３からの補給水は、第１塩水ラインＬ４１を介して塩水タンク４の内部へ供給される。
【００７４】
〔待機プロセスＳＴ１０〕
制御装置５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる水道水、地下水、工業用水などの原水Ｗ１は、接続部Ｊ１１からバイパスラインＬ６へ流通し、接続部Ｊ２２及び軟水ラインＬ２を介して、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。また、圧力タンク２内には、原水Ｗ１等の流体は導入されない。
【００７５】
次に、図４を参照して、本実施形態に係る硬水軟化装置１の制御に係る機能について説明する。図４は、本実施形態の硬水軟化装置１の制御に係る機能ブロック図である。
制御装置５は、本実施形態の硬水軟化装置１における各部を制御する。図４に示すように、制御装置５は、プロセス制御バルブ３と電気的に接続される。
【００７６】
また、制御装置５は、硬水軟化装置１における各測定装置に電気的に接続され、各測定装置から測定情報を受信する。例えば、制御装置５は、原水フロースイッチ６１に電気的に接続され、原水フロースイッチ６１により検出された原水検知情報を受信する。ここでは、原水フロースイッチ６１は、原水ラインＬ１に流通する原水Ｗ１の有無を検知することにより、洗浄モードにおける圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通の有無を検知している。また、制御装置５は、塩水流量計６２に電気的に接続され、塩水流量計６２により検出された塩水流量情報を受信する。
【００７７】
また、制御装置５は、流通制御手段としてのバルブ制御部５１と、第１タイマ部５２と、計時部としての第２タイマ部５３と、計時判定部５４と、メモリ部５９とを含んで構成される。
第１タイマ部５２は、洗浄モードの実行中に原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無いことを検知すると、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無い状態（以下「流通無し状態」という）の計時を開始して、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無い状態（以下「流通無し状態」という）の連続計時時間を計時する。
第２タイマ部５３は、洗浄モードの実行中に原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有ることを検知すると、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有る状態（以下「流通有り状態」という）の計時を開始して、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有る状態（以下「流通有り状態」という）の積算時間を計時する。つまり、第２タイマ部５３は、流通有り状態の積算時間の計時を開始した後、流通無し状態になると、積算時間の計時を一旦停止する。そして、第２タイマ部５３は、再び流通有り状態になると、積算時間の計時を再開する。
【００７８】
計時判定部５４は、第５設定時間Ｔ５をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された流通無し状態の連続計時時間が、第５設定時間Ｔ５に達したか否かを判定する。第５設定時間Ｔ５は、洗浄モードにおいて、圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの流通無し状態の連続計時時間の上限の時間である。例えば、第５設定時間Ｔ５は、５分に設定される。
また、計時判定部５４は、第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）をメモリ部５９から読み込むと共に、第２タイマ部５３により計時された積算時間が、予め設定された第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達したか否かを判定する。設定時間Ｔ４（総洗浄時間）は、圧力タンク２の内部を洗浄するために必要な洗浄液（原水Ｗ１）の供給時間の積算の総時間である。例えば、第４設定時間Ｔ４は、１５分に設定される。
【００７９】
バルブ制御部５１は、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード及び補水モードを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。具体的には、バルブ制御部５１は、運転モードが、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード又は補水モードになるように、原水通水弁３１１、軟水通水弁３１２、バイパス弁３１３、エゼクタ弁３１４、第３排水弁３１５、第２排水弁３１６、第１排水弁３１７及び塩水弁３１８を切り換える。
【００８０】
バルブ制御部５１は、洗浄モードにおいて原水フロースイッチ６１により洗浄液（原水Ｗ１）の流通が検知されない場合に、洗浄モードから待機モードに移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
例えば、バルブ制御部５１は、洗浄モードにおいて、計時判定部５４により第１タイマ部５２に計時された洗浄液（原水Ｗ１）の流通無し状態の連続計時時間が第５設定時間Ｔ５に達したと判定された場合に、洗浄モードから待機モードに移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８１】
また、バルブ制御部５１は、洗浄モードにおいて、計時判定部５４により第２タイマ部５３に計時された洗浄液（原水Ｗ１）の流通有り状態の積算時間が第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達したと判定された場合に、洗浄モードを終了するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８２】
また、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、バイパスラインＬ６を閉鎖するように、バイパス弁３１３を制御する。「バイパスラインＬ６を閉鎖する」とは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通しないように、バイパス弁３１３を閉状態にすることである。
また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、バイパスラインＬ６を開放するように、バイパス弁３１３を制御する。「バイパスラインＬ６を開放する」とは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通するように、バイパス弁３１３を開状態にすることである。
【００８３】
また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が洗浄モードから待機モードに移行し、且つ原水フロースイッチ６１により洗浄液（原水Ｗ１）の流通が検知された場合に、待機モードから洗浄モードに復帰するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８４】
メモリ部５９は、硬水軟化装置１の制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部５９は、硬水軟化装置１の各種運転モードを動作させる制御プログラム、各種計算値、各種設定値（例えば、第５設定時間Ｔ５、第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間））、記憶テーブル等を記憶する。
【００８５】
次に、本実施形態の硬水軟化装置１の動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態の硬水軟化装置１の制御を示すフローチャートである。
硬水軟化装置１においては、一般的に、水処理プロセスＳＴ１で長時間通水が行われない場合に、圧力タンク２内に滞留水が長時間存在するため、所定時間毎に洗浄プロセスＳＴ８が実行される制御が行われる（上述のイベントＥ５）。本実施形態の制御フローでは、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行する制御フローから説明する。
【００８６】
図５に示すように、ステップＳＴ１０１において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスＳＴ８が実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、頂部スクリーン２４１から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。
【００８７】
ステップＳＴ１０２において、計時判定部５４は、メモリ部５９から第５設定時間Ｔ５及び第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）を読み込む。
第５設定時間Ｔ５は、洗浄モードにおいて、圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの流通無し状態の連続計時時間の上限の時間である。例えば、第５設定時間Ｔ５は、５分に設定される。設定時間Ｔ４（総洗浄時間）は、圧力タンク２の内部を洗浄するために必要な洗浄液（原水Ｗ１）の供給時間の積算の総時間である。例えば、第４設定時間Ｔ４は、１５分に設定される。
【００８８】
ステップＳＴ１０３において、第２タイマ部５３は、計時を開始する。第２タイマ部５３は、洗浄液（原水Ｗ１）の流通有り状態の積算時間を計時する。
【００８９】
ステップＳＴ１０４において、原水フロースイッチ６１は、洗浄モードで、圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通の有無を検知する。原水フロースイッチ６１は、原水ラインＬ１に流通する原水Ｗ１の流通の有無を検知することで、圧力タンク２への洗浄液（原水Ｗ１）の流通の有無を間接的に検知する。原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０５へ進む。ステップＳＴ１０５へ進んだ場合には、第２タイマ部５３は、計時を停止する。一方、原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１１へ進む。ステップＳＴ１１１へ進んだ場合には、第２タイマ部５３は、計時を継続する。
【００９０】
ステップＳＴ１０５において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。第１タイマ部５２は、洗浄液（原水Ｗ１）の流通無し状態の連続計時時間を計時する。
【００９１】
ステップＳＴ１０６において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第５設定時間Ｔ５に達したか否かを判定する。すなわち、計時判定部５４は、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無い状態の継続時間が第５設定時間Ｔ５に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第５設定時間Ｔ５に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０７へ進み、待機モードに移行して、待機プロセスＳＴ１０を実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第５設定時間Ｔ５に達していないと判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０４に戻り、洗浄モードの状態（洗浄プロセスＳＴ８の実行）を維持する。
【００９２】
ステップＳＴ１０７において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから待機モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定されて、待機プロセスＳＴ１０が実行される。これにより、圧力タンク２内には原水Ｗ１等の流体は導入されずに、原水Ｗ１は、軟水Ｗ２の需要箇所へ直接供給可能な状態となる。
【００９３】
本実施形態においては、洗浄プロセスＳＴ８で長時間通水が検知されない場合に、洗浄プロセスＳＴ８が正常に行われていないと判断して、待機プロセスＳＴ１０が実行される制御が行われる。従来、実際には洗浄プロセスＳＴ８が正常に行われているにもかかわらず、洗浄プロセスＳＴ８で長時間通水が検知されないために洗浄プロセスＳＴ８が正常に行われていないと判断された場合には、洗浄プロセスＳＴ８が継続して実行されていた。この場合には、洗浄プロセスＳＴ８において、洗浄液としての原水Ｗ１が継続して使用されることになる。これに対し、本実施形態では、洗浄液（原水Ｗ１）の流通が無い状態の継続時間が第５設定時間Ｔ５に達した場合に、洗浄プロセスＳＴ８を維持するのではなく、待機モードに移行して待機プロセスＳＴ１０を実行する。これにより、廃棄される洗浄液量を減少させることができる。その結果、洗浄液（原水Ｗ１）の無駄な消費が抑制され、硬水軟化装置１の運転コストを低減することができる。
【００９４】
ステップＳＴ１０８において、原水フロースイッチ６１は、待機モードで、洗浄液（原水Ｗ１）の流通の有無を検知する。原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通を検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０９へ進み、待機モードから洗浄モードに復帰して、洗浄プロセスＳＴ８を実行する。ステップＳＴ１０９へ進んだ場合には、第２タイマ部５３は、計時を再開する。一方、原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通を検知しない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０８を繰り返す。
【００９５】
ステップＳＴ１０９において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、待機モードから洗浄モードに復帰する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスＳＴ８が実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、頂部スクリーン２４１から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を下降流で通過し、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。
【００９６】
ステップＳＴ１１０において、第１タイマ部５２の計時時間をリセットし、処理は、ステップＳＴ１０４に戻る。
ステップＳＴ１０４において、原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有ることを検知した（ＮＯ）の場合には、ステップＳＴ１１１において、計時判定部５４は、第２タイマ部５３による洗浄液（Ｗ１）の流通有り状態の積算時間が第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達したか否かを判定する。すなわち、計時判定部５４は、洗浄プロセスＳＴ８が実行された積算時間が第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第２タイマ部５３による洗浄液（Ｗ１）の流通有り状態の積算時間が第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１２へ進む。一方、計時判定部５４により第２タイマ部５３による洗浄液（Ｗ１）の流通有り状態の積算時間が第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達していないと判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０４に戻り、第２タイマ部５３は、洗浄液（原水Ｗ１）の流通有り状態の積算時間の計測を継続する。
【００９７】
ステップＳＴ１１２において、第２タイマ部５３の計時時間をリセットする。
ステップＳＴ１１３において、プロセス制御バルブ３の運転モードは、洗浄モードから水処理モードに移行する。そして、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【００９８】
本実施形態の硬水軟化装置１によれば、例えば、以下に示す効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置１は、イオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液である塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の流体を導入しない待機モードと、を有するプロセス制御バルブ３と、洗浄モードにおける圧力タンク２への原水Ｗ１等の洗浄液の流通の有無を検知可能な原水フロースイッチ６１と、水処理モード、再生モード、洗浄モード又は待機モードを切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御するバルブ制御部５１と、を備え、バルブ制御部５１は、洗浄モードにおいて原水フロースイッチ６１により原水Ｗ１等の洗浄液の流通が検知されない場合（例えば、原水フロースイッチ６１が故障等した場合）に、洗浄モードから待機モードに移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態においては、洗浄モードにおける圧力タンク２への原水Ｗ１等の洗浄液の流通が検知されない場合に待機モードに移行することで、洗浄プロセスＳＴ８で廃棄される洗浄液量を減少させることができる。これにより、無駄な洗浄動作を減らして、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【００９９】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が洗浄モードから待機モードに移行し、且つ原水フロースイッチ６１により洗浄液（原水Ｗ１）の流通が検知された場合に、待機モードから洗浄モードに復帰するように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、待機モードに移行した後において、原水Ｗ１の流通が検知された場合に、再び洗浄プロセスＳＴ８に復帰する。これにより、洗浄プロセスＳＴ８に直ちに復帰することができる。従って、洗浄プロセスＳＴ８を全体的に効率よく実行することができる。
【０１００】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、洗浄モードの実行中に原水フロースイッチ６１が洗浄液（原水Ｗ１）の流通が有ることを検知した積算時間を計時する第２タイマ部５３を備え、バルブ制御部５１は、積算時間が予め設定された第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達した場合に、洗浄モードを終了するように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、洗浄モードは、第４設定時間Ｔ４（総洗浄時間）に達するまで継続される。これにより、洗浄プロセスＳＴ８を確実に実行することができる。
【０１０１】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、バイパスラインＬ６を閉鎖するように、プロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、バイパスラインＬ６を開放するように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、洗浄モード及び待機モードにおいて、原水Ｗ１をバイパスすることで、原水Ｗ１を軟水Ｗ２の需要箇所へ供給することができる。
【０１０２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前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、前述の実施形態においては、原水フロースイッチ６１は、バイパスラインＬ６と原水ラインＬ１との接続部Ｊ１１よりも上流側の原水ラインＬ１に設けられているが、これに制限されない。原水フロースイッチ６１は、バイパスラインＬ６や、バイパスラインＬ６と軟水ラインＬ２との接続部Ｊ２２よりも下流側の軟水ラインＬ２に設けられていてもよい。
【０１０３】
また、前述の実施形態においては、洗浄プロセスＳＴ８を実行中の処理フローにおいて、洗浄プロセスＳＴ８を、洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである「滞留水排出プロセス」の場合を例に説明したが、これに制限されない。洗浄プロセスＳＴ８は、洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが再生モードである「リンスプロセス」であってもよい。
【０１０４】
また、前述の実施形態は、本発明のイオン交換装置を硬水軟化装置に適用しているが、これに制限されない。例えば、硬水軟化装置におけるイオン交換樹脂を、陽イオン交換樹脂から陰イオン交換樹脂へ置換すれば、硝酸性窒素除去装置として使用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１  硬水軟化装置（イオン交換装置）
２  圧力タンク
３  プロセス制御バルブ（流通手段）
５１  バルブ制御部（流通制御手段）
５２  第２タイマ部（計時部）
６１  原水フロースイッチ（流通検知部）
２１１  イオン交換樹脂床
３１３  バイパス弁（バイパス手段）
Ｌ１  原水ライン（バイパス回路）
Ｌ２  軟水ライン（処理水ライン、バイパス回路）
Ｌ６  バイパスライン（バイパス回路）
Ｗ１  原水（洗浄液）
Ｗ２  軟水（処理水）
Ｗ４  塩水（再生液）
【図１】
0005786365.tif 000002
【図２】
0005786365.tif 000003
【図３】
0005786365.tif 000004
【図４】
0005786365.tif 000005
【図５】
0005786365.tif 000006