(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂床のイオン交換能力の低下を抑制することができるイオン交換装置を提供すること。【解決手段】圧力タンク２と、再生液が貯留される再生液タンク４と、圧力タンク２と再生液タンク４とを接続する再生液供給ラインＬ４１〜Ｌ４６と、イオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスにおいて、再生レベルが異なるように再生液を再生液タンク４から再生液供給ラインＬ４１〜Ｌ４６に供給する、異なる再生液供給モードを有する再生液供給手段３であって、第１再生レベルとなる再生液量を供給する通常再生液供給モードと、第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量を供給する特定再生液供給モードとを有する再生液供給手段３と、所定の条件を満たした場合に、再生液供給手段３の再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、再生液供給手段３を制御する再生液供給制御手段５１と、を備える。【選択図】図４
2012170932.tif 000002
【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、
前記イオン交換樹脂床を再生する再生液が貯留される再生液タンクと、
前記圧力タンクと前記再生液タンクとを接続する再生液供給ラインと、
前記イオン交換樹脂床を再生させる再生プロセスにおいて、再生レベルが異なるように再生液を前記再生液タンクから前記再生液供給ラインに供給する、異なる再生液供給モードを有する再生液供給手段であって、第１再生レベルとなる再生液量を供給する通常再生液供給モードと、前記第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量を供給する特定再生液供給モードとを有する再生液供給手段と、
所定の条件を満たした場合に、前記再生液供給手段の再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御する再生液供給制御手段と、
を備える
イオン交換装置。
【請求項２】
前記再生液供給制御手段は、前記通常再生液供給モードで再生プロセスが実行される所定の周期ごとに、前記再生液供給モードを前記通常再生液供給モードから前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御する
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、
前記原水ラインを介して前記圧力タンクに供給される原水の硬度を測定する硬度測定装置を更に備え、
前記再生液供給制御手段は、前記硬度測定装置により測定された硬度が所定値以上である場合に、前記再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御する
請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項４】
前記圧力タンクに接続され、前記イオン交換樹脂床によりイオン交換処理されて生成された処理水が流通する処理水ラインと、
前記処理水ラインへ排出される処理水の硬度のリーク値が所定値以上である場合に、処理水の硬度リークを検出する硬度リーク検出装置を更に備え、
前記再生液供給制御手段は、前記硬度リーク検出装置により硬度リークが検出された場合に、前記再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御する
請求項１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。これらのイオン交換装置のうち、陽イオン交換樹脂を使用して原水中の硬度成分をナトリウムイオンやカリウムイオンへ置換するものは、通常、硬水軟化装置と呼ばれる。一方、イオン交換装置のうち、陰イオン交換樹脂を使用して原水中の硝酸性窒素を塩化物イオンへ置換するものは、通常、硝酸性窒素除去装置と呼ばれる。
【０００３】
イオン交換装置において、イオン交換樹脂床は、所定の処理水量に達すると、イオン交換基が除去されたイオンでほぼ飽和状態になり、イオン交換能力（除去能力）を失う状態、すなわち破過状態になる。そこで、イオン交換装置では、イオン交換樹脂床が破過に至る前に、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクへ再生液を供給してイオン交換樹脂床のイオン交換能力を回復させる再生プロセスが行われている。硬水軟化装置の場合、再生液としては、塩水（塩化ナトリウム水溶液や塩化カリウム水溶液）が使用される。
【０００４】
一般的に、硬水軟化装置の再生プロセスは、所定の周期で、規定量の塩水を消費させて行われている。また、一般的に、イオン交換装置の再生プロセスにおいては、エゼクタや水頭圧差を利用して、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクへ塩水を供給している（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８６４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、再生プロセスにおいて、エゼクタや水頭圧差を利用してイオン交換樹脂床へ塩水を供給する場合には、一回の再生プロセスにおける塩水の消費量（供給量）のバラツキが生じやすい。例えば、エゼクタを利用する場合には、原水圧力の変動により、塩水の消費量が一定になりにくく、また、水頭圧差を利用する場合には、排水側の背圧等の影響により、塩水の消費量が一定になりにくい。そして、再生プロセスにおける塩水の消費量にバラツキがある場合、特に塩水の消費量が少ない場合には、イオン交換樹脂床の再生が不十分となり、再生後のイオン交換樹脂床のイオン交換能力が低下してしまう。すなわち、硬度成分の除去可能量が低下してしまうため、イオン交換樹脂床が早期に破過に至り、硬度成分の漏れ（硬度リーク）が生じることになる。
【０００７】
更に、塩水の消費量が少ない状態で再生プロセスが繰り返し行われると、イオン交換樹脂床のイオン交換能力の回復が十分になされずに破過を繰り返すので、再生後のイオン交換樹脂床のイオン交換能力は、徐々に低下する。そのため、イオン交換樹脂床のイオン交換能力がひとたび低下してしまうと、塩水の消費量が通常の状態に戻ったとしても、初期のイオン交換能力は得られないままとなる。従って、イオン交換樹脂床のイオン交換能力の低下を抑制することができるイオン交換装置が望まれている。
【０００８】
本発明は、イオン交換樹脂床のイオン交換能力の低下を抑制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】
【０００９】
本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記イオン交換樹脂床を再生する再生液が貯留される再生液タンクと、前記圧力タンクと前記再生液タンクとを接続する再生液供給ラインと、前記イオン交換樹脂床を再生させる再生プロセスにおいて、再生レベルが異なるように再生液を前記再生液タンクから前記再生液供給ラインに供給する、異なる再生液供給モードを有する再生液供給手段であって、第１再生レベルとなる再生液量を供給する通常再生液供給モードと、前記第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量を供給する特定再生液供給モードとを有する再生液供給手段と、所定の条件を満たした場合に、前記再生液供給手段の再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御する再生液供給制御手段と、を備えるイオン交換装置に関する。
【００１０】
また、前記再生液供給制御手段は、前記通常再生液供給モードで再生プロセスが実行される所定の周期ごとに、前記再生液供給モードを前記通常再生液供給モードから前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御することが好ましい。
【００１１】
また、前記再生液供給制御手段は、前記通常再生液供給モードで再生プロセスが実行される所定の周期ごとに、前記再生液供給モードを前記通常再生液供給モードから前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御することが好ましい。
【００１２】
また、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、前記原水ラインを介して前記圧力タンクに供給される原水の硬度を測定する硬度測定装置を更に備え、前記再生液供給制御手段は、前記硬度測定装置により測定された硬度が所定値以上である場合に、前記再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記圧力タンクに接続され、前記イオン交換樹脂床によりイオン交換処理されて生成された処理水が流通する処理水ラインと、前記処理水ラインへ排出される処理水の硬度のリーク値が所定値以上である場合に、処理水の硬度リークを検出する硬度リーク検出装置を更に備え、前記再生液供給制御手段は、前記硬度リーク検出装置により硬度リークが検出された場合に、前記再生液供給モードが前記特定再生液供給モードになるように、前記再生液供給手段を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、イオン交換樹脂床のイオン交換能力の低下を抑制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】
【００１５】
【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】プロセス制御バルブ３により実行されるプロセスを示すフローチャートである。
【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】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】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】
【００１６】
以下、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。図２は、プロセス制御バルブ３により実行されるプロセスを示すフローチャートである。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、再生液供給手段としてのプロセス制御バルブ３と、再生液タンクとしての塩水タンク４と、再生液供給制御手段としてのバルブ制御部５１を含む制御装置５と、硬度測定装置６３と、硬度リーク検出装置６４とを備えて構成される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。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。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。
【００２８】
詳細については後述するが、制御装置５は、後述する原水フロースイッチ６１、塩水流量計６２、硬度測定装置６３、硬度リーク検出装置６４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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、第１測定接続部Ｊ１４と、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。
【００３２】
第１測定接続部Ｊ１４には、硬度測定装置６３が接続されている。詳細には、硬度測定装置６３は、測定ラインＬ６３を介して、第１測定接続部Ｊ１４において原水ラインＬ１に接続されている。硬度測定装置６３は、原水ラインＬ１を介して圧力タンク２に供給される原水Ｗ１の硬度を測定する装置である。硬度測定装置６３からの原水Ｗ１の硬度情報は、制御装置５へ入力される。硬度測定装置６３は、全硬度を測定できるものが望ましいが、原水Ｗ１の水質組成によっては、カルシウム硬度のみやマグネシウム硬度のみを測定できるものでもよい。
【００３３】
硬度測定装置６３としては、例えば、色素を含む試薬を添加したときの発色により、硬度を検出する比色式センサが用いられる。なお、硬度測定装置６３は、比色式センサに制限されず、電極式センサ、滴定式センサなどでもよい。
【００３４】
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。原水フロースイッチ６１は、原水Ｗ１の流れ（圧力）の有無を検出する。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。
【００３５】
軟水ラインＬ２には、イオン交換樹脂床２１１によりイオン交換処理されて生成された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、第２測定接続部Ｊ２３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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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又は押し出し水である原水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。
【００４４】
第２測定接続部Ｊ２３には、硬度リーク検出装置６４が接続されている。詳細には、硬度リーク検出装置６４は、測定ラインＬ６４を介して、第２測定接続部Ｊ２３において軟水ラインＬ２に接続されている。硬度リーク検出装置６４は、軟水Ｗ２の硬度リークを検出する装置である。硬度リーク検出装置６４は、軟水ラインＬ２へ送出される軟水Ｗ２の硬度が所定値以上である場合に、軟水Ｗ２の硬度リークを検出する。硬度リーク検出装置６４からの検出信号は、制御装置５へ入力される。
硬度リーク検出装置６４としては、例えば、前述の硬度測定装置６３と同様に、比色式センサ、電極式センサ、滴定式センサなどが用いられる。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、再生剤としての塩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。
【００４９】
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。
【００５０】
プロセス制御バルブ３は、図２及び図３に示すプロセスを切り換える。プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を順次実施する。
（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）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るリンス・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
【００５１】
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、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が設けられている。
【００５２】
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置１の運転方法（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。
【００５３】
〔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。
【００５４】
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。
【００５５】
〔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。
【００５６】
〔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、リンス・プロセスＳＴ８、補水プロセスＳＴ９及び待機プロセスＳＴ１０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。
【００５７】
〔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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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）
【００６１】
〔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。
【００６２】
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。
【００６３】
〔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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
〔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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、塩水流量計６２、硬度測定装置６３及び硬度リーク検出装置６４それぞれに電気的に接続され、各測定装置により検出された測定情報を受信する。
【００７５】
また、制御装置５は、再生液供給制御手段としてのバルブ制御部５１と、カウンタ部５２と、回数判定部５３と、硬度判定部５４と、メモリ部５９とを含んで構成される。
【００７６】
カウンタ部５２は、通常再生液供給モード（後述）で、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が連続して実行された連続実行回数をカウントする。具体的には、通常再生液供給モードで第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が実行された場合に、カウント値が加算（＋１）される。一方、特定再生液供給モード（後述）で第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が実行された場合には、カウンタ部５２のカウント値はリセットされる。
【００７７】
回数判定部５３は、通常再生液供給モードで、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が実行される所定の周期を判定する。具体的は、回数判定部５３は、カウンタ部５２により、通常再生供給モードで第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が連続して実行された連続実行回数が設定回数Ｎに達したか否かを判定する。設定回数Ｎは、通常再生液供給モードで第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が連続して実行される上限の回数である。例えば、設定回数Ｎは、３回に設定される。
【００７８】
硬度判定部５４は、水処理プロセスＳＴ１の実行中において、硬度測定装置６３により測定された原水Ｗ１の硬度を監視し、最新の測定結果を保持する。そして、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６を実行する際に、測定された原水Ｗ１の硬度が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、通常再生供給モードで再生プロセスを実行した後の水処理プロセスＳＴ１において、需要箇所で要求される処理水（軟水Ｗ２）の純度（例えば、１ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ以下）を確保できる上限の原水硬度の値（例えば、１２０ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ）が設定される。換言すると、硬度判定部５４は、通常再生供給モードで再生プロセスを実行した場合に、原水硬度が所要の軟水純度を確保できる範囲内にあるか否かを判定するものである。
【００７９】
バルブ制御部５１は、イオン交換樹脂床２１１を再生させる第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６において、異なる再生液供給モードを有する。バルブ制御部５１の異なる再生液供給モードは、再生レベルが異なるように塩水Ｗ４を塩水タンク４から再生液供給ライン（第１塩水ライン〜第６塩水ライン）Ｌ４１〜Ｌ４６に供給するモードである。なお、再生レベルとは、再生プロセスにおけるイオン交換樹脂の１リットル当たりの再生剤の使用量である。再生剤が塩化ナトリウムの場合には、再生レベルの単位は、「ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒ」で表される。
【００８０】
バルブ制御部５１の異なる再生液供給モードとは、通常再生液供給モードと、特定再生液供給モードとである。通常再生液供給モードは、第１再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に供給するモードである。また、特定再生液供給モードは、第１再生レベルよりも高い再生レベルである第２再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に供給するモードである。
【００８１】
例えば、通常再生液供給モードにおいては、第１再生レベルは、７０〜１２０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒ程度に設定される。すなわち、イオン交換樹脂床容量を１５Ｌ−Ｒ、飽和塩水の比重を１２００ｇ／Ｌと仮定すると、通常再生液供給モードにおける塩水Ｗ４（飽和塩水）の供給量は、０．９〜１．５Ｌ程度に設定される。また、例えば、特定再生液供給モードにおいては、第２再生レベルは、２４０〜２５０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒ程度に設定される。すなわち、イオン交換樹脂床容量を１５Ｌ−Ｒ、飽和塩水の比重を１２００ｇ／Ｌと仮定すると、特定再生液供給モードにおける塩水Ｗ４（飽和塩水）の供給量は、３．０〜３．１Ｌ程度に設定される。
【００８２】
また、バルブ制御部５１は、異なる再生レベルの塩水Ｗ４を供給するため、再生液としての塩水Ｗ４の供給量に対応する供給時間を設定する。例えば、供給時間は、塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に５分間供給することで、第１再生レベルとなる１２０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒの塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に供給するように設定される。また、例えば、供給時間は、塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に１０分間供給することで、第２再生レベルとなる２４０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒの塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に供給するように設定される。
【００８３】
バルブ制御部５１は、所定の条件を満たした場合に、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６において、再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８４】
例えば、バルブ制御部５１は、回数判定部５３により判定された結果に基づいて、通常再生液供給モードで第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が実行される所定の周期ごとに、再生液供給モードを、通常再生液供給モードから特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８５】
具体的には、バルブ制御部５１は、回数判定部５３により、通常再生供給モードで第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６が連続して実行された連続実行回数が設定回数Ｎに達したと判定された場合には、通常再生供給モードから特定再生供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。つまり、バルブ制御部５１は、通常再生供給モード（第１再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４を供給するモード）で設定回数Ｎまで再生プロセスを実行するが、設定回数Ｎ＋１回目には、特定再生供給モード（第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４を供給するモード）で再生プロセスを実行する。
【００８６】
また、バルブ制御部５１は、硬度判定部５４により硬度測定装置６３に測定された原水Ｗ１の硬度が所定値以上である場合に、通常再生供給モードから特定再生供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８７】
また、バルブ制御部５１は、硬度リーク検出装置６４により軟水Ｗ２の硬度リークが検出された場合に、再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。本実施形態においては、硬度リーク検出装置６４は、軟水Ｗ２の硬度が所定値以上である場合に、硬度リークを検出する機能を有している。硬度リーク検出装置６４により硬度リークが検出された場合には、硬度リークの検出信号が制御装置５に出力される。硬度リークとして検出される前記所定値は、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を回復させる必要があると判断される値（例えば、２ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ）が設定される。
なお、本実施形態においては、硬度リーク検出装置６４は、硬度が所定値以上であると判断する機能を内部に有しているが、これに制限されない。硬度リーク検出装置６４は、硬度が所定値以上であると判断する機能を外部（例えば、制御装置５）に有していてもよい。
【００８８】
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、連続実行回数の上限の回数である設定回数Ｎ、第１再生レベルとなる塩水Ｗ４の供給時間、第２再生レベルとなる塩水Ｗ４の供給時間、硬度判定部５４の所定値）、記憶テーブル等を記憶する。
【００８９】
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。
本実施形態では、図２における水処理プロセスＳＴ１〜逆洗浄プロセスＳＴ３まで順次実行された後のフローについて説明する。また、本実施形態においては、本発明における特徴部分の制御が第１再生プロセスＳＴ４において実行される場合を説明する。
【００９０】
図５に示すように、図２に示す逆洗浄プロセスＳＴ３の実行後のステップＳＴ１０１において、バルブ制御部５１は、逆洗浄プロセスＳＴ３から第１再生プロセスＳＴ４に切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。そして、各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ４に示す開閉状態に設定される。
【００９１】
ステップＳＴ１０２において、回数判定部５３は、カウンタ部５２にカウントされた通常再生液供給モードの連続実行回数に基づいて、連続実行回数が設定回数Ｎに達したか否かを判定する。回数判定部５３により連続実行回数が設定回数Ｎに達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、後述するステップＳＴ１０７に進み、第１再生プロセスＳＴ４における特定再生液供給モードを実行する。一方、回数判定部５３により連続実行回数が設定回数Ｎ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ＳＴ１０３に進む。
【００９２】
ステップＳＴ１０３において、硬度判定部５４は、硬度測定装置６３により測定された硬度情報（水処理プロセスＳＴ１の実行中に得られた最新の測定結果）に基づいて、原水Ｗ１の硬度が所定値以上であるか否かを判定する。硬度判定部５４により原水Ｗ１の硬度が所定値以上であると判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、後述するステップＳＴ１０７に進み、第１再生プロセスＳＴ４における特定再生液供給モードを実行する。一方、硬度判定部５４により原水Ｗ１の硬度が所定値未満であると判定された（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０４に進む。
【００９３】
ステップＳＴ１０４において、バルブ制御部５１は、硬度リーク検出装置６４からの硬度リークの検出信号の有無（水処理プロセスＳＴ１の実行中に硬度リークが検出されたか否か）を判定する。バルブ制御部５１は、硬度リーク検出装置６４により硬度リークが検出された（ＹＥＳ）場合には、処理は、後述するステップＳＴ１０７に進み、第１再生プロセスＳＴ４における特定再生液モードを実行する。一方、硬度リーク検出装置６４により硬度リークが検出されない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０５に進み、第１再生プロセスＳＴ４における通常再生液供給モードを実行する。
【００９４】
ステップＳＴ１０５において、第１再生プロセスＳＴ４における通常再生液供給モードが実行される。具体的には、バルブ制御部５１は、第１再生プロセスＳＴ４にプロセス制御バルブ３を切り換えた状態で、第１再生プロセスＳＴ４を第１再生レベルとなる所定時間実行する。ここでの所定時間とは、第１再生レベルとなる塩水Ｗ４の供給量を供給する時間である。第１再生レベルは、例えば、１２０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒに設定されている。そのため、例えば、容量が１５Ｌ−Ｒのイオン交換樹脂床２１１に対して、飽和塩水として１．５Ｌの塩水Ｗ４を供給するように、塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１に５分間供給される。
【００９５】
ステップＳＴ１０６において、通常再生供給モードで第１再生プロセスＳＴ４が実行されたため、カウンタ部５２の実行回数を加算する（＋１）。その後、処理は、第１押出プロセスＳＴ５に進む。
【００９６】
また、ステップＳＴ１０２、ステップＳＴ１０３及びステップＳＴ１０４においてＹＥＳの場合には、ステップＳＴ１０７において、第１再生プロセスＳＴ４における特定再生液供給モードが実行される。具体的には、バルブ制御部５１は、第１再生プロセスＳＴ４にプロセス制御バルブ３を切り換えた状態で、第１再生プロセスＳＴ４を第２再生レベルとなる所定時間実行する。ここでの所定時間とは、第２再生レベルとなる塩水Ｗ４の供給量を供給する時間である。第２再生レベルは、例えば、２４０ｇＮａＣｌ／Ｌ−Ｒに設定されている。そのため、例えば、容量が１５Ｌ−Ｒのイオン交換樹脂床２１１に対して、飽和塩水として３Ｌの塩水Ｗ４を供給するように、塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１に１０分間供給される。
【００９７】
このように、第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４を供給するのは、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を回避するためである。例えば、塩水Ｗ４の消費量のバラツキにより、第１再生レベルよりも低い状態で再生が繰り返し行われると、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の回復が十分になされずに破過を繰り返すので、再生後のイオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力が徐々に低下する。また、例えば、原水Ｗ１の硬度が所定値以上になると、イオン交換樹脂床２１１が早期に破過に至ってしまうので、第１再生レベルで再生を行っても、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力が十分に回復しない。また、例えば、軟水Ｗ２の硬度リークが検出されると、イオン交換樹脂床２１１が既に破過に至っているので、第１再生レベルで再生を行っても、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力が十分に回復しない。
そのため、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下が起こるような所定の条件を満足した場合に、特定再生液供給モードで第１再生プロセスＳＴ４を実行することで、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を最大限まで回復させることができる。これにより、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を抑制することができる。
【００９８】
ステップＳＴ１０８において、特定再生供給モードで第１再生プロセスＳＴ４が実行されたため、カウンタ部５２の実行回数をリセットする。その後、処理は、第１押出プロセスＳＴ５に進む。
【００９９】
ステップＳＴ１０６又はステップＳＴ１０８の後の第１押出プロセスＳＴ５の後、図２に示すように、第２再生プロセスＳＴ６〜待機プロセスＳＴ１０が順次行われる。
待機プロセスＳＴ１０の後に、水処理プロセスＳＴ１に戻り、プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０が繰り返される。この際、カウンタ部５２にカウントされた実行回数は、保持されており、回数判定部５３により連続実行回数として判定される。
【０１００】
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、イオン交換樹脂床２１１を再生する塩水Ｗ４が貯留される塩水タンク４と、圧力タンク２と塩水タンク４とを接続する再生液供給ライン（第１塩水ライン〜第６塩水ライン）Ｌ４１〜Ｌ４６と、イオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスにおいて、再生レベルが異なるように塩水Ｗ４を再生液タンク４から再生液供給ライン（第１塩水ライン〜第６塩水ライン）Ｌ４１〜Ｌ４６に供給する、異なる再生液供給モードを有するプロセス制御バルブ３であって、第１再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４を供給する通常再生液供給モードと、第１再生レベルよりも高い第２再生レベルとなる再生液量の塩水Ｗ４を供給する特定再生液供給モードとを有するプロセス制御バルブ３と、所定の条件を満たした場合に、プロセス制御バルブ３の再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御するバルブ制御部５１と、を備える。
【０１０１】
そのため、通常再生液供給モードの塩水Ｗ４の供給量（消費量）が少ない場合においても、特定再生液供給モードで第１再生プロセスＳＴ４を実行して、イオン交換樹脂床２１１に通常よりも多量の塩水Ｗ４を供給することで、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を最大限まで回復させることができる。これにより、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を抑制することができる。
【０１０２】
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、通常再生液供給モードで再生プロセスが実行される所定の周期ごとに、再生液供給モードを通常再生液供給モードから特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
この通常再生液供給モードにおいては、塩水Ｗの供給量（消費量）のバラツキにより、塩水Ｗの供給量（消費量）が少なくなる可能性がある。このバラツキは、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力が低下する要因となる。しかしながら、通常再生液供給モードで再生プロセスが実行される所定の周期ごとに、再生液供給モードを通常再生液供給モードから特定再生液供給モードになるように制御することで、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を最大限まで回復させることができる。これにより、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、圧力タンク２に接続され、原水Ｗ１が流通する原水ラインＬ１と、原水ラインＬ１を介して圧力タンク２に供給される原水Ｗ１の硬度を測定する硬度測定装置６３を更に備え、バルブ制御部５１は、硬度測定装置６３により測定された硬度が所定値以上である場合に、再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、イオン交換樹脂床２１１に流通される原水Ｗ１の硬度が通常よりも高い場合に、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力が大きく低下する前に、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を最大限まで回復させることができる。これにより、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、圧力タンク２に接続され、イオン交換樹脂床２１１によりイオン交換処理されて生成された軟水Ｗ２が流通する軟水ラインＬ２と、軟水ラインＬ２へ排出される軟水Ｗ２の硬度のリーク値が所定値以上である場合に、軟水Ｗ２の硬度リークを検出する硬度リーク検出装置６４を更に備え、バルブ制御部５１は、硬度リーク検出装置６４により硬度リークが検出された場合に、再生液供給モードが特定再生液供給モードになるように、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、硬度リークが発生した場合に、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力を最大限まで回復させることができる。これにより、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換能力の低下を抑制することができる。
【０１０５】
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、第１再生プロセスＳＴ４において、所定の条件を満たした場合に、通常再生液供給モード又は特定再生液供給モードが実施されているが、これに制限されない。例えば、第２再生プロセスＳＴ６においてのみ、所定の条件を満たした場合に、通常再生液供給モード又は特定再生液供給モードが実施されるようにしてもよい。また、第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６の両方において、通常再生液供給モード又は特定再生液供給モードが実施されてもよい。第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６の両方において通常再生液供給モード又は特定再生液供給モードが実施される場合、第１再生プロセスＳＴ４と第２再生プロセスＳＴ６とにおいて、カウンタ部５２は、通常再生液供給モードでの連続実行回数を合計してカウントしてもよい。
【０１０６】
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】
【０１０７】
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（再生液供給手段）
４  塩水タンク（再生液タンク）
５１  バルブ制御部（再生液供給制御手段）
６３  硬度測定装置
６４  硬度リーク検出装置
２１１  イオン交換樹脂床
Ｌ４１〜Ｌ４６  第１塩水ライン〜第６塩水ライン（再生液供給ライン）
Ｌ２  軟水ライン（処理水ライン）
Ｗ１  原水
Ｗ２  軟水（処理水）
Ｗ４  塩水（再生液）
【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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