JP2020175351A

JP2020175351A - 水処理装置

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Publication number: JP2020175351A
Application number: JP2019081169A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　厳一; Genichi Sato; 厳一佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-10-29

Abstract

【課題】既設の水処理装置に対しても、必要最小限の改造によって、ろ過装置の寿命、ろ過精度及び圧送ポンプの消費電力の観点から最適となる水処理装置を提供する。【解決手段】本水処理装置１は、既設の水処理装置に対して、インバータ４と、上流側配管１０の外周面に着脱自在に取り付けられる流量計１０と、インバータ４と流量計１０との間に電気的に接続されるコントローラ６と、を付加する構成である。これにより、既設の水処理装置に対しても、必要最小限の改造によって、ろ過装置の寿命、ろ過精度及び圧送ポンプの消費電力の観点から最適となる水処理装置を提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、原水をろ過装置によって処理する水処理装置に関するものである。

一般に、自動車の生産工場等には、貯溜タンク等に、部品等を洗浄するための洗浄水（原水）が貯溜されており、該洗浄水は、水処理装置によって異物を取り除き処理されて再使用される。従来の水処理装置は、原水をろ過して処理するろ過装置と、貯溜タンク内の原水をろ過装置に圧送する圧送ポンプとが備えられている（例えば、特許文献１参照）。ろ過装置は、ハウジングの内部に円筒状のフィルタが備えられて構成される。そして、貯溜タンク内の原水を圧送ポンプによりろ過装置のハウジング内に圧送すると、原水がフィルタの外側から内側に流通されることでろ過処理（異物が除去）されて、処理水としてフィルタの内側からハウジングの流出口を経由して外部に流出される。

ところで、ろ過装置は、その使用頻度に伴って、徐々にフィルタが目詰まりするために、所望流量の処理水が次第に得られなくなる虞がある。そのために、フィルタがある程度目詰まりしても、所望流量の処理水が得られるように、フィルタに発生する目詰まりによる処理水の流量減少を予測して、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（圧送ポンプの吐出量）を、ろ過装置を経由して得られる処理水の流量（所望流量）Ａ２よりも大きくなるように設定している。

しかしながら、この従来の方式では、フィルタに目詰まりが発生していない段階では、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（＞所望流量Ａ２）が、ろ過装置の流出口から処理水として得られるようになる。これ自体不都合になることはないが、この従来の方式では、所望流量Ａ２よりも大きい流入量Ａ１の原水が、ろ過装置を通過するために、フィルタの目詰まりの進行速度が早まるようになる。すなわち、フィルタの目詰まりの進行速度の変化率は、フィルタを通過する原水の流量の増加分（比率）の２乗に比例するために、この従来の方式では、流入量Ａ１／所望流量Ａ２の２乗相当分、フィルタの目詰まりが早まるようになり、フィルタの寿命が短くなる。

さらに、この従来の方式では、フィルタのろ過精度も、フィルタを通過する流量に応じて悪化するようになる。すなわち、フィルタを通過する流量が大きい程、フィルタのろ過精度が悪化する。さらにまた、圧送ポンプによる原水の吐出量（ろ過装置への流入量Ａ１）は、圧送ポンプの羽根車を駆動させる電動モータの消費電力に大きく関わっている。すなわち、圧送ポンプの電動モータの電流値の変化率は、圧送ポンプの吐出量の増加分（比率）の３乗に比例するために、この従来の方式では、流入量Ａ１／所望流量Ａ２の３乗相当分、圧送ポンプに必要な電力が増大するようになる。

特開２０１０−１１５５７６号公報

上述したように、従来の方式では、圧送ポンプによる原水のろ過装置への流入量Ａ１（圧送ポンプの吐出量）を、ろ過装置を経由して得られる処理水の流出量（所望流量）Ａ２よりも大きくなるように設定しているために、ろ過装置のフィルタの寿命が短くなり、フィルタによるろ過精度も低く、しかも、圧送ポンプを駆動させる消費電力も大きくなり、改善する必要があった。
しかも、これらの問題を、既設（従来）の水処理装置において大幅な改造を必要とせず、必要最小限の改造により解決することが求められている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、既設の水処理装置に対しても、必要最小限の改造によって、ろ過装置の寿命、ろ過精度及び圧送ポンプの消費電力の観点から最適となる水処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、原水をろ過装置によって処理して処理水を得る水処理装置であって、前記原水を、上流側配管を介して前記ろ過装置内に圧送する圧送ポンプと、該圧送ポンプからの原水の吐出量を増減させるインバータと、前記ろ過装置から延び、前記処理水が流動する下流側配管と、前記上流側配管または前記下流側配管の外周面に取り付けられ、内部を流動する原水または処理水の流量を測定する流量計と、前記インバータと前記流量計との間に電気的に接続され、前記流量計から伝達される測定結果に基づいて、前記インバータに信号を伝達して、該インバータにより前記圧送ポンプからの原水の吐出量を増減させるコントローラと、を備えることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、原水が圧送ポンプから略一定量吐出され、ろ過装置（フィルタ）を通過することで、異物が取り除かれた処理水が得られる。そして、コントローラにより、流量計からの、流量に対応した電流値（測定結果）に基づいて、すなわち、ろ過装置（フィルタ）の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプからの吐出量を適宜設定することができる。その結果、従来のように、初期段階から、圧送ポンプにより、ろ過装置内へ所望の流量よりも大きな流量を流入させる必要はなく、ろ過装置内への所望の流量を常時確保することができる。詳しくは、ろ過装置に目詰まりが発生していない初期段階では、流量計から、流量に対応した略一定の電流値がコントローラへ常時伝達され、コントローラからの指令により、インバータによる圧送ポンプの吐出量の増減をせずにその状況が維持される。その後時間の経過に伴って、ろ過装置に目詰まりが発生し始めると、流量計からコントローラへ伝達される電流値（流量）が変化（低下）し始めるので、コントローラからの指令により、その電流値が初期値に戻るまで、インバータによって圧送ポンプの吐出量を増加させることで、ろ過装置内への所望の流量を確保することができる。

また、請求項１の発明では、特に、流量計は配管の外周面に取り付けることで、内部の流量を測定することが可能であるので、既設の水処理装置の配管等に改造を加えることなく、単に、既設の水処理装置に、インバータ、流量計及びコントローラを付加するだけで、所望の効果を奏することができ、経済的に大幅なメリットが見込める。

請求項２に記載した発明は、請求項１の発明において、前記コントローラには、作業者により、前記上流側配管内を流動する原水、または前記下流側配管内を流動する処理水に対する所望の流量を入力可能な構成であることを特徴とするものである。
請求項２の発明では、コントローラには、流量計からの電流値と流量との相関関係等が入力されており、作業者が、コントローラに、原水または処理水の所望の流量を入力すると、コントローラでは、流量計から伝達される適切な電流値を事前に把握することができる。

請求項３に記載した発明は、請求項１または２の発明において、前記コントローラは、前記流量計からの測定結果に基づいて、前記インバータに対して、前記圧送ポンプの電源周波数を最大周波数付近まで上昇させるべく信号を伝達して、前記圧送ポンプからの吐出量を最大限増加させても、前記流量計から伝達される測定結果が変化しない場合には、それを知らせるための警告を発する構成であることを特徴とするものである。
請求項３の発明では、作業者が、コントローラからの警告により、ろ過装置のフィルタの交換時期を把握することができる。

本発明の水処理装置によれば、コントローラにより、ろ過装置（フィルタ）の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプからの吐出量を適宜設定することができる。その結果、従来のように、初期段階から、圧送ポンプにより、ろ過装置内へ所望の流量よりも大きな流量を流入させる必要はない。これにより、従来よりも、ろ過装置の寿命を延ばすことができ、またろ過精度を向上させることができ、しかも、圧送ポンプを駆動させる消費電力を低減させることができ、ひいては、水処理に係るランニングコストを大幅に削減することができる。また、本発明の水処理装置では、既設の水処理装置に対して大きな改造をすることなく、既設の水処理装置に、インバータ、流量計及びコントローラを付加するだけであるので、経済的に大幅なメリットがある。

図１は、本発明の実施の形態に係る水処理装置の模式図である。図２は、本水処理装置に採用されるフィルタの模式的な断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る水処理装置１は、図１に示すように、原水を、ろ過装置２によって、異物を取り除くように処理した処理水を得るものである。詳しくは、本水処理装置１は、原水をろ過処理するろ過装置２と、原水を、上流側配管１０を介してろ過装置２内に圧送する圧送ポンプ３と、該圧送ポンプ３からの原水の吐出量を増減させるインバータ４と、ろ過装置２から延び、前記処理水が流動する下流側配管１１と、上流側配管１０の外周面に着脱自在に取り付けられ、上流側配管１０内を流れる原水の流量を測定する流量計５と、インバータ４と流量計５との間に電気的に接続され、流量計５から伝達される測定結果（流量に対応した電流値）に基づいて、インバータ４に信号を伝達して、該インバータ４により圧送ポンプ３からの原水の吐出量を増減させるコントローラ６と、を備えている。

自動車の生産工場等では、部品等を洗浄するための原水（洗浄水）を本水処理装置１により処理して（異物を取り除いて）、その処理水を再使用するようにしている。図１に示すように、貯溜タンク１５内に原水が貯溜されている。貯溜タンク１５内とろ過装置２の流入口１８との間には、上流側配管１０が配置されている。該上流側配管１０に圧送ポンプ３が設けられている。該圧送ポンプ３により貯溜タンク１５内の原水が、上流側配管１０を介してろ過装置２内に圧送される。上流側配管１０には、内部を流動する原水の流量を測定する流量計５が配置されている。該流量計５は、上流側配管１０の外周面に着脱自在に取り付けられている。ろ過装置２の流出口１９と貯溜タンク１５内との間には、下流側配管１１が配置されている。そして、ろ過装置２によって処理された処理水は、下流側配管１１を介して貯溜タンク１５内に戻る。

ろ過装置２は、内圧式ろ過装置または外圧式ろ過装置が採用される。図２に示すように、本実施形態では、外圧式ろ過装置が採用される。ろ過装置２は、流入口１８及び流出口１９を有するハウジング１７と、該ハウジング１７内に配置される円筒状のフィルタ２０と、を備えている。上流側配管１０がハウジング１７の流入口１８に連通する。下流側配管１１がハウジング１７の流出口１９に連通する。ハウジング１７の流入口１８は、ハウジング１７内でフィルタ２０の外側に連通して、流出口１９はハウジング１７内でフィルタ２０の内側に連通している。そして、上流側配管１０からハウジング１７の流入口１８を経由して流入した原水は、フィルタ２０を外側から内側に向かって通過することでろ過処理され、処理水として、ハウジング１７の流出口１９から下流側配管１１を経由して貯溜タンク１５内に戻る。

圧送ポンプ３は，電動モータの駆動により、原水を貯溜タンク１５内から上流側配管１０を経由してろ過装置２内に圧送するものである。圧送ポンプ３には、該圧送ポンプ３からの原水の吐出量を増減させるインバータ４が電気的に接続されている。要するに、インバータ４は、圧送ポンプ３の電動モータと電源との間に電気的に接続されている。このインバータ４により電動モータの電源周波数を制御することで、電動モータの回転速度を制御し、圧送ポンプ３からの吐出量を制御している。流量計５は、上流側配管１０の外周面に着脱自在に取り付けられている。流量計５は、上流側配管１０内を流動する原水の流量を、それに対応した電流値に置換して、後述するコントローラ６に伝達している。

インバータ４には、コントローラ６が電気的に接続されている。コントローラ６には、流量計５が電気的に接続されている。コントローラ６には、流量計５から、その測定された流量に対応した電流値が伝達される。そして、コントローラ６により、流量計５からの電流値に基づいて、インバータ４にその電流値に対応する信号を伝達することで、インバータ４により圧送ポンプ３（電動モータ）の電源周波数が制御されて、圧送ポンプ３からの吐出量を制御することができる。また、コントローラ６には、予め、流量計５からの電流値と流量との相関関係等が入力されている。これにより、作業者により、コントローラ６に、上流側配管１０内を流動する所望の流量を入力すると、流量計５から伝達される適切な電流値を把握することができる。

また、コントローラ６は、ろ過装置２（フィルタ２０）の目詰まりの進行状況、すなわち流量計５からの電流値に基づいて、インバータ４に対して、圧送ポンプ３（電動モータ）の電源周波数を最大周波数、例えば６０ＨＺ（または５０ＨＺ）付近まで上昇させるべく信号を伝達して、圧送ポンプ３からの吐出量を略最大限増加させても、流量計５から伝達される電流値が初期値に戻らない場合には、ろ過装置２のフィルタ２０の交換時期であると判断して、警告、例えば警告音やモニタに警告表示を発するように構成されている。

そして、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、まず、作業者が、コントローラ６に、上流側配管１０内を流動する所望の流量を入力する。すると、コントローラ６では、流量計５から伝達される適切な電流値が認識される。
次に、コントローラ６の作動スイッチをＯＮにして圧送ポンプ３を作動させる。すると、圧送ポンプ３により、原水が貯溜タンク１５から最大吐出量で吐出するが、そのとき、流量計５からコントローラ６には、上流側配管１０を流動する原水の流量が、対応する電流値流として伝達されており、その電流値（流量）が、事前に把握した電流値（所望の流量）より大きく推移するために、コントローラ６からインバータ４への指令により、圧送ポンプ４の電動モータの電源周波数を低下させて、流量計５からの電流値が事前に把握した電流値と許容範囲内で略一致するように、圧送ポンプ３からの吐出量を制御する。その結果、作業者により、コントローラ６に入力した所望流量の原水が、貯溜タンク１５から上流側配管１０を経由してろ過装置２内に圧送され、その処理水が下流側配管１１から貯溜ランク１５内に戻る。

この状況において、常時、流量計５からコントローラ６には、上流側配管１０を流動する原水の流量が、対応する電流値として伝達されている。そして、コントローラ６では、常時、流量計５からの電流値に対応した流量が、予め入力された流量（事前に把握した電流値）と許容範囲内で略一致しているか否かが判定される。言い換えれば、コントローラ６では、流量計５からの電流値（事前に把握した電流値）が許容範囲内で略一定で推移しているか否かが判定される。そして、コントローラ６にて、流量計５からの電流値が許容範囲内で略一定で推移していると判定された場合には、その状況が維持される。

その後時間の経過に伴って、流量計５からコントローラ６へ伝達される電流値が許容範囲内から低下して、その電流値に対応した流量が、予め入力された流量よりも低下し始めると、コントローラ６からインバータ４への信号により、流量計５からコントローラ６へ伝達される電流値が初期値に戻るまで、インバータ４により圧送ポンプ３（電動モータ）の電源周波数を上昇させて、圧送ポンプ３からの吐出量を増加させる。これにより、ろ過装置２のフィルタ２０の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプ３からの吐出量を適宜増加させることができる。

さらに時間が経過して、コントローラ６において、流量計５からの電流値に基づいて、インバータ４に対して、圧送ポンプ３（電動モータ）の電源周波数を最大周波数、すなわち６０ＨＺ（または５０ＨＺ）付近まで上昇させるべく信号を伝達して、圧送ポンプ３からの吐出量を最大限増加させても、流量計５からの電流値が初期値に戻らない場合には、ろ過装置２のフィルタ２０の交換時期であると判断する。この判断が成されると、コントローラ６では、警告、例えば、警告音やモニタに警告表示を発して、ろ過装置２のフィルタ２０の交換時期であることを作業者に知らせる。その結果、作業者により、速やかにろ過装置２のフィルタ２０の交換が実施される。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、ろ過装置２のフィルタ２０の目詰まりの進行状況に伴って、圧送ポンプ３からの吐出量を適宜設定することできる。その結果、従来のように、初期段階から、圧送ポンプ３により、ろ過装置２内へ所望の流量よりも大きな流量を流入させる必要はなく、ろ過装置２内への所望の流量を常時確保することができる。これにより、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、従来よりも、ろ過装置２（フィルタ２０）の寿命を延ばすことができ、また、ろ過装置２（フィルタ２０）によるろ過精度を向上させることができ、しかも、圧送ポンプ３を駆動させる消費電力も低減させることができ、ひいては水処理に係るランニングコストを大幅に削減することができる。

なお、従来においては、上流側配管１０内を流動する原水の流量を測定する流量計５と、圧送ポンプ３の電動モータの回転速度を制御するインバータ４とを構成することは可能であったが、単に、流量計５とインバータ４とを電気的に接続して、流量計５による測定結果に基づいてインバータ４による電源周波数を制御することが困難であった。その理由としては、流量計５には、流量のデータ書き込み等様々な条件設定を入力する必要があり、その入力作業が非常に煩雑で理解し難く、さらに流量変更時には、再度その条件設定を入力する必要があり、工場内の作業者ではその入力作業を行うことが困難であった。一方、インバータ４においても、流量変化に基づく電源周波数の増減の相対関係等の様々な条件設定を入力する必要があり、この入力作業もまた非常に煩雑であり、工場内の作業者ではその入力作業を行うことが困難であった。

このような問題に鑑みて、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、流量計５とインバータ４との間に電気的に接続されたコントローラ６を備えている。該コントローラ６により、上流側配管１０に外付け可能な流量計５からの電流値に基づく原水の流量を、予め入力された流量と許容範囲内で略一致しているか否かを判定して、一致していなければ、上述したように、流量計５からの流量（電流値）に基づくインバータ４への信号により、圧送ポンプ３からの吐出量を増加させることができ、常時所望の流量を確保することができる。これにより、工場内の作業者によって、流量計５やインバータ４への煩雑な入力作業を無くすことができ、非常に有用となる。しかも、流量変更があった場合でも、単に、コントローラ６へ新たな流量を入力するだけであるので、取り扱いが非常に容易となる。

さらに、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、既設の水処理装置に対して大幅な改造をすることなく、既設の水処理装置に対して、上流側配管１０の外周面に、内部の原水の流量を測定可能な流量計５を取り付け、圧送ポンプ３の電動モータと電源との間にインバータ４を取り付け、これら流量計５とインバータ４との間にコントローラ６を電気的に接続するだけで構成することができる。これにより、設備費を大幅に削減することができる。

さらにまた、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、コントローラ６は、流量計５からの電流値（流量）に基づいて、インバータ４に対して、圧送ポンプ３（電動モータ）の電源周波数を最大周波数付近まで上昇させるべく信号を伝達して、圧送ポンプ３からの吐出量を最大限増加させても、流量計５から伝達される電流値が初期値に戻らない場合には、ろ過装置２のフィルタ２０の交換時期であると判断して、警告、例えば警告音やモニタに警告表示を発するように構成されている。これにより、ろ過装置２のフィルタ２０の寿命を適確に判断することができる。

さらにまた、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、ろ過装置２のフィルタ２０を交換した直後の初期段階において、コントローラ６が、上述した作用にて、警告音やモニタに警告表示を発した際には、作業者は、その警告は、ろ過装置２のフィルタ２０の目詰まりによるものではなく、圧送ポンプ３の故障によるものと推測することもできる。要するに、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、ろ過装置２のフィルタ２０の交換時期のほかに、圧送ポンプ３の故障をも検知することが可能となる。

なお、本発明の実施形態に係る水処理装置１では、流量計５が上流側配管１０に取り付けられているが、下流側配管１１に取り付けて処理水の流量を測定してもよい。

１水処理装置，２ろ過装置，３圧送ポンプ，４インバータ，５流量計，６コントローラ，１０上流側配管，１１下流側配管

Claims

原水をろ過装置によって処理して処理水を得る水処理装置であって、
前記原水を、上流側配管を介して前記ろ過装置内に圧送する圧送ポンプと、
該圧送ポンプからの原水の吐出量を増減させるインバータと、
前記ろ過装置から延び、前記処理水が流動する下流側配管と、
前記上流側配管または前記下流側配管の外周面に取り付けられ、内部を流動する原水または処理水の流量を測定する流量計と、
前記インバータと前記流量計との間に電気的に接続され、前記流量計から伝達される測定結果に基づいて、前記インバータに信号を伝達して、該インバータにより前記圧送ポンプからの原水の吐出量を増減させるコントローラと、
を備えることを特徴とする水処理装置。
前記コントローラには、作業者により、前記上流側配管内を流動する原水、または前記下流側配管内を流動する処理水に対する所望の流量を入力可能な構成であることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
前記コントローラは、前記流量計からの測定結果に基づいて、前記インバータに対して、前記圧送ポンプの電源周波数を最大周波数付近まで上昇させるべく信号を伝達して、前記圧送ポンプからの吐出量を最大限増加させても、前記流量計から伝達される測定結果が変化しない場合には、それを知らせるための警告を発する構成であることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。