(57)【要約】【課題】  運転費用を抑えながら浄化水を生成することができる浄化水供給装置を提供する。【解決手段】  逆浸透膜３１を有する浄化水装置３０に原水を加圧供給する加圧供給ポンプ３２を、熱電併給装置２０の発電電力で駆動するとともに、浄化水装置３０に供給する原水を熱電併給装置２０の排熱で所定温度に加熱する。浄化水装置３０によって浄化された浄化温水は、加熱前の原水と熱交換させ、原水を予熱するとともに、浄化常温水を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜を有する浄化水装置と、
前記浄化水装置に原水を供給する原水経路と、
前記原水経路の原水を前記逆浸透膜に加圧供給する加圧供給ポンプと、
熱と電力を同時に生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置が生成する熱により、前記原水経路の原水を所定温度の温水に加熱する原水加熱手段と、
前記熱電併給装置が生成する電力を前記加圧供給ポンプに供給する内部電力供給経路と、
を備えたことを特徴とする熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【請求項２】
前記原水加熱手段は、
前記熱電併給装置を循環する熱媒体の熱により、前記原水経路の原水を加熱する熱交換器と、
前記熱媒体を前記熱交換器に送り込む熱媒体循環ポンプと、
前記熱交換器において加熱された原水の温度を検出する原水温度検出器と、
前記原水の温度に応じて該温度が前記所定温度となるように前記熱媒体循環ポンプを駆動制御する熱媒体循環ポンプ制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【請求項３】
前記内部電力供給経路は、前記熱電併給装置が生成する電力を前記熱媒体循環ポンプおよび前記熱媒体循環ポンプ制御手段にも供給するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【請求項４】
前記浄化水装置により浄化された浄化水の熱により、前記熱電併給装置によって所定温度の温水に加熱される前の原水を予熱する浄化水熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【請求項５】
前記熱電併給装置によって所定温度の温水に加熱される前の原水を、前記浄化水熱交換器に送り込む原水取込ポンプを備え、
前記内部電力供給経路は、前記熱電併給装置が生成する電力を前記原水取込ポンプにも供給するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【請求項６】
当該浄化水供給装置が設置された施設の外部から当該施設内の電気機器に電力を受電する受電経路に接続され、前記熱電併給装置が生成する電力を前記電気機器に供給する送電経路と、
前記送電経路を遮断する遮断装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電併給装置を有し、生活排水や地下水等を浄化する浄化水供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多くの水を使用する工場やホテル、学校、病院、オフィスビル等の施設では、外部から買い入れる水道水等の上水（市水）を抑えるため、生活排水や地下水等の原水を再利用可能な浄化水に浄化する浄化水装置が利用される場合がある。このような浄化水装置としては、逆浸透膜（ＲＯ膜）を利用した浄化水装置が広く利用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、逆浸透膜を利用した浄化水装置は、原水を逆浸透膜に高圧で送り込む高圧ポンプ等を使用するため、多くの電力を必要とし、運転費用がかさむという難点があった。
【０００４】
本発明は、運転費用を抑えながら浄化水を生成することができる浄化水供給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】
【０００５】
本発明は、以下の手段を提供する。
【０００６】
（１）逆浸透膜を有する浄化水装置と、前記浄化水装置に原水を供給する原水経路と、前記原水経路の原水を前記逆浸透膜に加圧供給する加圧供給ポンプと、熱と電力を同時に生成する熱電併給装置と、前記熱電併給装置が生成する熱により、前記原水経路の原水を所定温度の温水に加熱する原水加熱手段と、前記熱電併給装置が生成する電力を前記加圧供給ポンプに供給する内部電力供給経路と、を備えたことを特徴とする熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【０００７】
（２）前記原水加熱手段は、前記熱電併給装置を循環する熱媒体の熱により、前記原水経路の原水を加熱する熱交換器と、前記熱媒体を前記熱交換器に送り込む熱媒体循環ポンプと、前記熱交換器において加熱された原水の温度を検出する原水温度検出器と、前記原水の温度に応じて該温度が前記所定温度となるように前記熱媒体循環ポンプを駆動制御する熱媒体循環ポンプ制御手段と、を備えたことを特徴とする前項１に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【０００８】
（３）前記内部電力供給経路は、前記熱電併給装置が生成する電力を前記熱媒体循環ポンプおよび前記熱媒体循環ポンプ制御手段にも供給するように構成されたことを特徴とする前項２に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【０００９】
（４）前記浄化水装置により浄化された浄化水の熱により、前記熱電併給装置によって所定温度の温水に加熱される前の原水を予熱する浄化水熱交換器を備えたことを特徴とする前項１〜３のいずれかに記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【００１０】
（５）前記熱電併給装置によって所定温度の温水に加熱される前の原水を、前記浄化水熱交換器に送り込む原水取込ポンプを備え、前記内部電力供給経路は、前記熱電併給装置が生成する電力を前記原水取込ポンプにも供給するように構成されたことを特徴とする前項４に記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【００１１】
（６）当該浄化水供給装置が設置された施設の外部から当該施設内の電気機器に電力を受電する受電経路に接続され、前記熱電併給装置が生成する電力を前記電気機器に供給する送電経路と、前記送電経路を遮断する遮断装置と、を備えたことを特徴とする前項１〜５のいずれかに記載の熱電併給装置を有する浄化水供給装置。
【発明の効果】
【００１２】
前項１にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、熱電併給装置が生成する熱によって浄化水装置に供給する原水を加熱して逆浸透膜の浸透速度の向上を図り、かつ、浄化水装置の運転に必要な電力もこの熱電併給装置から確保するため、運転費用を抑えながら浄化水を生成することができる。また、熱電併給装置を運転するための燃料さえ確保すれば、この浄化水供給装置を独立して運転することができるため、たとえば災害時等においても、電力、上水等のインフラや他の装置等に依存することなく浄化水を供給することができる。
【００１３】
前項２にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、浄化水装置に供給される原水の温度を逆浸透膜にとって最適な温度に正確に制御して、浄化水装置を効率的に運転することができる。
【００１４】
前項３にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、原水加熱手段の運転に必要な電力も熱電併給装置から確保して運転費用を抑えることができるとともに、浄化水供給装置の高い独立性も確保することができる。
【００１５】
前項４にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、浄化水装置により浄化された浄化水が加熱前の原水によって冷却されるため、浄化水を温水以外の用途に供することができる。また、同時に原水が予熱されるため、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００１６】
前項５にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、原水取込ポンプの運転に必要な電力も熱電併給装置から確保して運転費用を抑えることができるとともに、浄化水供給装置の高い独立性も確保することができる。
【００１７】
前項６にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置によれば、熱電併給装置が生成する電力のうち浄化水供給装置内で利用しない余剰電力を他の電気機器に供給して効率的な利用を図りながら、施設の外部が停電した場合などの非常時には、当該浄化水供給装置を施設の受電経路と切り離して、安全に独立させて運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置について説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置を模式的に示す全体構成図である。
【００２０】
図１に示すように、熱電併給装置を有する浄化水供給装置１１は、外部から電力を受電する施設１０内に設けられている。施設１０が外部から受電する受電経路１２は、浄化水供給装置１１や、他の電気機器１９…に電力を供給可能になっている。この受電経路１２には、外部が停電等の場合に、施設１０を外部から電気的に切り離す遮断装置１３が設けられている。
【００２１】
浄化水供給装置１１は、熱電併給装置２０と、浄化水装置３０と、原水経路４０と、原水加熱手段５０と、上水受入経路６０と、内部電力供給経路７０と、を備えている。
【００２２】
熱電併給装置２０は、熱と電力を同時に生成するものである。この熱電併給装置２０は、発電機と、発電機における排熱を外部に取り出して利用することができる装置構成を備えており、一般にコージェネレーションシステムと呼ばれている。この発電機としては、たとえば、ガスエンジン、ガスタービン、ディーゼルエンジン、燃料電池等を挙げることができる。
【００２３】
この実施形態では、施設１０の外部から燃料供給経路２１を介して、中圧天然ガス等の燃料の供給を受けるガスエンジンを採用している。また、発生する熱は、エチレングリコール等の不凍液からなる熱媒体が装置２０の内外を循環するように配設した熱媒体循環経路２２によって、熱電併給装置２０外に取り出される。そして、後述する原水加熱手段５０の熱交換器５１により、浄化水装置３０に供給される原水の加熱に供される。
【００２４】
この熱電併給装置２０によって生成される発電電力は、内部電力供給経路７０の発電電力経路７１に送られ、浄化水供給装置１１内の各機器に供給される。また、この熱電併給装置２０自身を運転するために必要な補助電力もまた、この内部電力供給経路７０の内部電力分配経路７２から供給されるようになっている。
【００２５】
浄化水装置３０は、原水経路４０から供給される生活排水や地下水等の原水を浄化して浄化水を生成するものである。
【００２６】
原水経路４０は、井戸や排水経路等の原水源４１から得る原水を原水槽４２に一時貯留してから、後述する２つの熱交換器４４，５１等を経て浄化水装置３０に供給するように構成されている。
【００２７】
浄化水装置３０は、原水中に含まれているイオン、有機物、微小粒子、微生物粒子等の不純物を除去する逆浸透膜３１と、この逆浸透膜３１に原水を加圧供給する加圧供給ポンプ３２とを備えている。この加圧供給ポンプ３２の駆動電力は、内部電力供給経路７０の内部駆動電力分配経路７２から供給されるようになっている。このように加圧供給ポンプ３２の駆動電力を浄化水供給装置１１内の熱電併給装置２０から確保するため、浄化水供給装置１１全体としての運転費用を抑えることができる。
【００２８】
逆浸透膜３１は、一般にその特性上、常温水（冷水）よりも加熱した温水のほうが浸透速度が向上し、高い浄化水生成効率が得られることが知られている。具体的には、たとえば特定の逆浸透膜３１を用いた場合、原水を約３８℃に加熱すると、最も高い浄化処理効率が得られる。
【００２９】
この浄化水供給装置１１では、浄化水装置３０に供給される原水が浄化水装置３０（逆浸透膜３１）における浄化処理効率の最も高い所定温度になるように、予め原水を加熱するようになっている。
【００３０】
原水加熱手段５０は、熱電併給装置２０が生成する熱によって原水経路４０の原水を所定温度に加熱するものである。この原水加熱手段５０は、熱交換器５１と、熱媒体循環ポンプ５２と原水温度検出器５３と、熱媒体循環ポンプ制御手段５４と、を備えている。
【００３１】
熱交換器５１は、熱電併給装置２０の熱媒体循環経路２２を循環する熱媒体の熱により、原水経路４０の原水を加熱する。たとえば、熱電併給装置２０から送られる８０℃の熱媒体と原水経路４０上の１８〜３６℃の原水とで熱交換が行われ、６０℃の熱媒体と３８℃の加熱原水とが得られる。
【００３２】
熱媒体循環ポンプ５２は、熱媒体循環経路２２上の熱媒体の流量を調整しながら熱媒体を熱交換器５１に送り込むものである。この熱媒体循環ポンプ５２の駆動電力も、内部電力供給経路７０の内部駆動電力分配経路７２から供給されるようになっている。
【００３３】
原水温度検出器５３は、原水経路４０の熱交換器５１より下流側５５に設けられ、熱交換器５１において加熱された原水の温度を検出する。
【００３４】
熱媒体循環ポンプ制御手段５４は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶手段とを備えたコンピュータから構成され、原水温度検出器５３によって検出された原水の温度に応じて、該温度が前記所定温度となるように熱媒体循環ポンプ５２をインバータ制御する。この熱媒体循環ポンプ制御手段５４の駆動電力も、内部電力供給経路７０の内部駆動電力分配経路７２から供給されるようになっている。
【００３５】
このような原水加熱手段５０により、浄化水装置３０には、常に浄化処理効率が最も高い所定温度の原水が供給され、効率よく浄化水を生成することができる。
【００３６】
こうして浄化水装置３０によって生成される浄化水は、原水と同程度の温度の浄化温水となっている。この浄化水装置３０で生成された浄化温水は、浄化水経路３３、浄化温水供給経路３５を経て、施設１０内の温水シャワー等の温水利用設備に送り出され、種々の温水用途に供される。
【００３７】
一方、浄化水装置３０によって生成される浄化水を飲用水等の常温水としても利用するため、浄化水経路３３には、前述の浄化温水供給経路３５を分岐させる流量切替バルブ３４が設けられており、浄化温水供給経路３５に供給される以外の浄化水（浄化温水）は、浄化水熱交換器４４に送られるようになっている。
【００３８】
この浄化水熱交換器４４は、原水槽４２と原水加熱手段５０との間の原水経路４０上に設けられており、原水経路４０上に設けられた原水取込ポンプ４３によって、原水加熱手段５０によって加熱される前の原水が送り込まれる。この原水取込ポンプ４３の駆動電力も、内部電力供給経路７０の内部駆動電力分配経路７２から供給されるようになっている。
【００３９】
浄化水熱交換器４４は、こうして送り込まれる原水加熱手段５０によって加熱される前の原水を、浄化水装置３０により浄化された浄化水（浄化温水）の熱によって予熱する。逆に言えば、この浄化水熱交換器４４によると、原水経路４０の原水によって、浄化水装置３０から得られる浄化温水が冷却されることになる。たとえば、浄化水装置３０から送られる３８℃の浄化温水と原水経路４０上の１８℃の原水とで熱交換が行われ、２０℃の常温に冷却された浄化常温水と１８〜３６℃に予熱された予熱原水とが得られる。
【００４０】
このような浄化水熱交換器４４により、原水加熱手段５０に送り込まれる前の原水が予熱されるため、原水加熱手段５０において原水を所定温度まで昇温させる負担を軽減することができるとともに、浄化温水が有している熱エネルギーを有効利用できる。
【００４１】
また、浄化水装置３０で浄化された浄化水（浄化温水）が常温に冷却されるため、浄化水を温水以外の用途に供することができる。
【００４２】
こうして常温に冷却された浄化水（浄化常温水）は、浄化水水槽３６に一時的に貯留され、浄化常温水供給経路３７を経て、施設１０内の飲用水等の常温水（または冷水）利用設備に送り出され、種々の用途に供される。
【００４３】
また、浄化水水槽３６には、施設１０の外部から上水受入経路６０を経て受け入れられる上水（市水）も貯留できるようになっている。この上水は、浄化水装置３０をバックアップして、施設１０で必要とされる水量を確実に確保するためのものである。この上水受入経路６０には受水槽６１が設けられており、上水は受水槽６１に一時貯留されてから浄化水水槽３６に送られ、浄化水装置３０によって生成された浄化水とともに、施設１０内の種々の用途に供される。
【００４４】
内部電力供給経路７０は、熱電併給装置２０による発電電力を発電電力供給経路７１から取り込んで、内部駆動電力分配経路７２によって浄化水供給装置１１の各部に分配供給するものである。具体的には、この内部電力分配経路７２は、熱電併給装置２０による発電電力は、加圧供給ポンプ３２と、熱媒体循環ポンプ５２と、熱媒体循環ポンプ制御手段５４と、原水取込ポンプ４３とという、この浄化水供給装置１１において駆動電力を必要とする装置すべてに接続されている。
【００４５】
このような内部電力供給経路７０により、浄化水供給装置１１は、熱電併給装置２０を運転するための燃料さえ確保すれば、施設１０の内外の他の装置や、電力、上水等のインフラ設備等から独立して運転することができ、たとえば災害時等においても、浄化水を供給することができる。すなわち、この浄化水供給装置１１は非常用水源として機能することができる。
【００４６】
また、内部電力分配経路７２は、施設１０内の非常用電灯等の非常用設備に電力を供給する非常用電力経路７５にも、電力を分配できるようになっている。この非常用電力経路７５に接続される非常用設備は、その消費電力が、浄化水供給装置１１の各部の駆動に影響を与えない範囲内のものに制限されている。この非常用電力経路７５により、この浄化水供給装置１１は、災害時等における最低限の非常用電源としても機能することができる。
【００４７】
また、この内部電力供給経路７０は、施設１０が外部から受電する受電経路１２と接続する送電経路７３を有している。この送電経路７３は、熱電併給装置２０による発電電力のうち、浄化水供給装置１１内で利用しない余剰電力を施設１０内の他の電気機器１９…に供給するものである。また逆に、点検等の諸事情によって熱電併給装置２０の駆動を停止している場合には、この送電経路７３を介して浄化水供給装置１１に外部からの受電電力を供給することも可能である。
【００４８】
このような送電経路７３により、熱電併給装置２０による発電電力の効率的な利用を図りながら、浄化水供給装置１１の電力源に冗長性を確保して、安定した運転を実現することができる。
【００４９】
また、この送電経路７４には、浄化水供給装置１１内の発電電力供給経路７１および内部駆動電力分配経路７２を遮断することなく、送電経路７４のみを遮断することができる遮断装置７４が設けられている。
【００５０】
このような遮断装置７４により、施設１０の外部が停電した場合などの非常時には、浄化水供給装置１１を施設１０の受電経路１２から遮断して、浄化水供給装置１１を施設１０の外部や施設内の電気機器１９…等から切り離し、安全に独立させて運転することができる。
【００５１】
なお、このような施設１０の外部が停電した非常時には、送電経路７３の遮断装置７４だけでなく、施設１０の受電経路１２も遮断装置１３によって外部から切り離し、両遮断装置１３，７４が遮断されている場合にのみ、熱電併給装置２０の運転を可能とする安全装置を備えることが望ましい。
【００５２】
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で適宜変更することができる。具体的には、以下のように変更することができる。
【００５３】
（１）加圧供給ポンプ３２は、浄化水装置３０の外側に設置してもよい。
【００５４】
（２）熱交換器５１は、熱電併給装置２０の内側に取り込まれていてもよい。
【００５５】
（３）原水の一部だけを熱電併給装置２０の熱によって加熱し、非加熱の原水と適宜混合して所定温度の原水（加熱原水）とし、これを浄化水装置３０に送るようにしてもよい。
【００５６】
（４）浄化水装置３０に送り込む原水の温度制御は、熱媒体循環ポンプ５２のインバータ制御以外の手段によって行ってもよい。
【００５７】
（５）熱電併給装置２０は、上述した中圧天然ガスに限定されず、種々の燃料を採用することができる。また、所定量の燃料を浄化水供給装置１１内に貯留するようにしてもよい。
【００５８】
（６）上記実施形態では、熱電併給装置２０の発電電力を浄化水供給装置１１内の５つの機器に分配するように構成したが、これら以外にも装置１１内の電気駆動の機器があれば、すべてに分配することが望ましい。
【００５９】
（７）熱電併給装置２０によって浄化水供給装置１１内のすべての駆動電力をまかなわなくても、少なくとも加圧供給ポンプ３２に電力供給できればよい。
【００６０】
（８）上記実施形態では、熱電併給装置２０が生成する熱を原水の加熱にのみ利用する構成を示したが、余剰分の熱は施設１０内の他の設備等に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明にかかる熱電併給装置を有する浄化水供給装置を模式的に示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  施設
１１  浄化水供給装置
１２  受電経路
１９  施設内電気機器
２０  熱電併給装置
３０  浄化水装置
３１  逆浸透膜
３２  加圧供給ポンプ
４０  原水経路
４３  原水取込ポンプ
４４  浄化水熱交換器
５０  原水加熱手段
５１  熱交換器
５２  熱媒体循環ポンプ
５３  原水温度検出器
５４  熱媒体循環ポンプ制御手段
７０  内部電力供給経路
７３  送電経路
７４  遮断装置
【図１】
2005052793.tif 000003