JP6056587B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールを備えた水処理装置に関する。

医薬品や化粧品の製造、電子部品や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モジュールで膜分離処理し、得られた透過水を精製することにより製造される。逆浸透膜モジュールは、単一又は複数の逆浸透膜エレメントを圧力容器に収容して構成される。以下、逆浸透膜モジュールを「ＲＯ膜モジュール」、逆浸透膜エレメントを「ＲＯ膜エレメント」、ＲＯ膜エレメントに用いられる逆浸透膜を「ＲＯ膜」ともいう。

ＲＯ膜モジュールを備えた水処理装置では、需要箇所での最大消費水量を賄うことができるように透過水の流量が予め設定されている。一方、ＲＯ膜は、供給水の温度及び膜の状態（細孔の閉塞及び材質の酸化劣化）により水透過係数が変化する。すなわち、透過水の流量は、供給水の温度及び膜の状態により変化する。そこで、透過水の流量を一定に維持しながら運転する方法として、流量フィードバック水量制御や圧力フィードバック水量制御が行われている（特許文献１参照）。例えば、流量フィードバック水量制御では、透過水の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、供給水をＲＯ膜モジュールに送出するポンプの駆動周波数がインバータにより制御される。

特開２０００−２７１４５９号公報

ところで、近年のＲＯ膜モジュールを備えた水処理装置においては、モジュール当たりの透過水流量を増やして運転する、いわゆる高出力運転（高フラックス運転）が試みられている。ＲＯ膜モジュールを高出力運転した場合、モジュールの本数（すなわち、膜面積）を減らしても、従前の場合と同等の流量を得ることができる。そのため、モジュール本数を減らすことにより、水処理装置の導入コストを低減することができる。

しかし、上述した流量フィードバック水量制御は、透過水の流量を一定に維持するものであり、需要箇所での使用水量に係わらず、所定の駆動周波数範囲でポンプが稼動される。そのため、高出力運転中に需要箇所での使用水量が減った場合、ポンプを使用水量に見合った駆動周波数で稼動した場合に比べて、ポンプで消費される電力が相対的に大きくなる。また、高出力運転を続けると、供給水の水質によってはファウリングが促進されやすくなり、ＲＯ膜の膜詰まりが早期に発生する懸念がある。

従って、本発明は、需要箇所での使用水量に応じた流量の透過水を必要最小限のポンプ電力で製造できる水処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、透過水の流量を検出する流量検出手段と、透過水を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンク内の透過水の水位を検出する水位検出手段と、供給水の水温を検出する水温検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出するポンプと、入力された指令信号に対応する駆動周波数を前記ポンプに出力するインバータと、前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記インバータに出力する制御部と、を備え、前記制御部は、前記水温検出手段の検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ、前記水位検出手段の検出水位値が大きくなるに従い、前記目標流量値を減少させ、前記水温検出手段の検出水温値に係わらず、前記水位検出手段の検出水位値が小さくなるに従い、前記目標流量値を増加させる水処理装置に関する。

また、濃縮水の排水流量及び循環流量を調節可能な排水手段を備え、前記制御部は、前記目標流量値を変更した場合において、透過水の回収率及び濃縮水の循環比が予め設定された値に保たれるように、前記排水手段を制御することが好ましい。

また、前記制御部は、前記水位検出手段の検出水位値が予め設定された下限水位値よりも小さくなり、前記逆浸透膜モジュールが高出力の運転状態となった場合には、透過水の回収率が予め設定された値よりも低くなるように、前記排水手段を制御することが好ましい。

本発明によれば、需要箇所での使用水量に応じた流量の透過水を必要最小限のポンプ電力で製造できる水処理装置を提供することができる。

第１実施形態に係る純水製造装置１の全体概略図である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の前段部分である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の中段部分である。 第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の後段部分である。 貯留タンク１７の水位と製造される透過水Ｗ２の流量との関係を示す説明図である。 制御部３０において目標流量値及び回収率を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。 制御部３０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体概略図である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第１中段部分である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第２中段部分である。 第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の後段部分である。

以下、本発明に係る水処理装置を純水製造装置に適用した場合の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る純水製造装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体概略図である。図２Ａは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の前段部分である。図２Ｂは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の中段部分である。図２Ｃは、第１実施形態に係る純水製造装置１の全体構成図の後段部分である。本実施形態に係る純水製造装置１は、例えば、原水（例えば、水道水）から脱塩水（脱イオン水）を製造する純水製造装置に適用される。純水製造装置１で製造された脱塩水は、純水として、需要箇所等に送出される。なお、本実施形態に係る純水製造装置１において、需要箇所等へ純水を供給することを「採水」ともいう。

図１に示すように、第１実施形態に係る純水製造装置１は、第１オプション機器ＯＰ１と、プレフィルタ４と、第２オプション機器ＯＰ２と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール７と、第３オプション機器ＯＰ３と、第１流路切換弁Ｖ７１と、電気脱イオンスタック（以下、「ＥＤＩスタック」ともいう）１６と、第２流路切換弁Ｖ７２と、第４オプション機器ＯＰ４と、貯留タンク１７と、制御部３０と、入力操作部４０と、直流電源装置５０と、表示部６０と、を備える。

第１オプション機器ＯＰ１〜第４オプション機器ＯＰ４は、純水製造装置１に着脱可能なオプション機器として、純水製造装置１に装備される機器である。第１オプション機器ＯＰ１は、軟水器２及び活性炭濾過器３を含む。第２オプション機器ＯＰ２は、硬度センサＳ１及び残留塩素センサＳ２を含む。第３オプション機器ＯＰ３は、脱炭酸装置１５を含む。第４オプション機器ＯＰ４は、第２比抵抗センサＲＳ２、全有機炭素センサＴＯＣ及び第３温度センサＴＥ３を含む。

また、図１に示すように、純水製造装置１は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２１と、ＲＯ透過水リターンラインＬ４１と、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１と、脱塩水ラインＬ３と、脱塩水リターンラインＬ４２と、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２と、給水ラインＬ４と、を備える。なお、本明細書における「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。

また、純水製造装置１は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、図１に示す構成に加えて、第１開閉弁Ｖ１１〜第７開閉弁Ｖ１７と、真空破壊弁Ｖ４１と、減圧弁Ｖ４２と、供給水補給弁Ｖ３１と、排水手段としての第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４及び比例制御弁Ｖ５０と、第１定流量弁Ｖ５１〜第４定流量弁Ｖ５４と、第１逆止弁Ｖ６１〜第５逆止弁Ｖ６５と、第１圧力計Ｐ１〜第６圧力計Ｐ６と、第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４と、圧力スイッチＰＳＷと、水温検出手段としての第１温度センサＴＥ１及び第２温度センサＴＥ２と、流量検出手段としての第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２と、第１電気伝導率センサＥＣ１と、第１比抵抗センサＲＳ１と、水位検出手段としての水位センサ１７１と、を備える。

図１、図２Ａ〜図２Ｃでは、電気的な接続の経路を省略するが、制御部３０は、供給水補給弁Ｖ３１、第１流路切換弁Ｖ７１、第２流路切換弁Ｖ７２、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４、圧力スイッチＰＳＷ、第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３、第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４、第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２、第１電気伝導率センサＥＣ１、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２、全有機炭素センサＴＯＣ、硬度センサＳ１、残留塩素センサＳ２、水位センサ１７１等と電気的に接続される。

まず、純水製造装置１における全体構成図の前段部分について説明する。
図１及び図２Ａに示すように、供給水ラインＬ１には、供給水Ｗ１が流通する。供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を、ＲＯ膜モジュール７へ流通させるラインである。供給水ラインＬ１は、第１供給水ラインＬ１１と、第２供給水ラインＬ１２と、を有する。

第１供給水ラインＬ１１には、原水Ｗ１１（供給水Ｗ１）が流通する。第１供給水ラインＬ１１は、原水Ｗ１１の供給源（不図示）と軟水器２とをつなぐラインである。第１供給水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１１の供給源（不図示）に接続されている。また、第１供給水ラインＬ１１の下流側の端部は、軟水器２に接続されている。

第１供給水ラインＬ１１には、図２Ａに示すように、上流側から順に、接続部Ｊ１、第１開閉弁Ｖ１１、及び軟水器２が設けられている。第１開閉弁Ｖ１１は、第１供給水ラインＬ１１の開閉を操作可能な手動弁である。

軟水器２は、原水Ｗ１１中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）を製造する機器である。軟水器２は、圧力タンク内に陽イオン交換樹脂床を収容したイオン交換塔を有する。

第２供給水ラインＬ１２には、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）が流通する。第２供給水ラインＬ１２は、軟水Ｗ１２を、ＲＯ膜モジュール７へ流通させるラインである。第２供給水ラインＬ１２は、軟水器２とＲＯ膜モジュール７とをつなぐラインである。図２Ａに示すように、第２供給水ラインＬ１２の上流側の端部は、軟水器２に接続されている。また、図２Ｂに示すように、第２供給水ラインＬ１２の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側入口ポート（供給水Ｗ１の入口）に接続されている。

第２供給水ラインＬ１２には、上流側から順に、図２Ａに示すように、第２開閉弁Ｖ１２、接続部Ｊ２、第３開閉弁Ｖ１３、活性炭濾過器３、第４開閉弁Ｖ１４、接続部Ｊ３、プレフィルタ４、接続部Ｊ４、及び接続部Ｊ５が設けられている。また、接続部Ｊ５以降には、図２Ｂに示すように、第５開閉弁Ｖ１５、接続部Ｊ６、減圧弁Ｖ４２、供給水補給弁Ｖ３１、接続部Ｊ５９、接続部Ｊ５１、接続部Ｊ７、接続部Ｊ８、加圧ポンプ５、接続部Ｊ９、及びＲＯ膜モジュール７が設けられている。第２開閉弁Ｖ１２〜第５開閉弁Ｖ１５は、第２供給水ラインＬ１２の開閉を操作可能な手動弁である。供給水補給弁Ｖ３１は、第２供給水ラインＬ１２の開閉を制御可能な自動弁である。供給水補給弁Ｖ３１は、制御部３０と電気的に接続されている。供給水補給弁Ｖ３１の開閉は、制御部３０から送信される流路開閉信号により制御される。

活性炭濾過器３は、軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる塩素成分（主として遊離残留塩素）を除去する機器である。活性炭濾過器３は、圧力タンク内に活性炭からなる濾材床を収容した濾過塔を有する。活性炭濾過器３は、軟水Ｗ１２に含まれる塩素成分を分解除去する他、有機成分を吸着除去したり、懸濁物質を捕捉したりして軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）を浄化する。

プレフィルタ４は、活性炭濾過器３により浄化された軟水Ｗ１２（供給水Ｗ１）に含まれる微粒子を除去するフィルタである。プレフィルタ４は、ハウジング内にフィルタエレメントが収容されて構成される。フィルタエレメントとしては、例えば、濾過精度が１〜５０μｍの不織布フィルタエレメント又は糸巻きフィルタエレメント等が用いられる。

硬度センサＳ１は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の全硬度（すなわち、硬度リーク量）を測定する機器である。残留塩素センサＳ２は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の遊離残留塩素濃度（すなわち、塩素リーク量）を測定する機器である。硬度センサＳ１及び残留塩素センサＳ２は、図２Ａに示すように、測定ラインＬ１１０を介して、接続部Ｊ５において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ５は、供給水ラインＬ１におけるプレフィルタ４と第５開閉弁Ｖ１５との間に配置されている。硬度センサＳ１及び残留塩素センサＳ２は、制御部３０と電気的に接続されている。硬度センサＳ１で測定された硬度リーク量、及び残留塩素センサＳ２で測定された塩素リーク量は、それぞれ制御部３０へ検出信号として送信される。

次に、純水製造装置１における全体構成図の中段部分について説明する。
図２Ｂに示すように、接続部Ｊ６には、真空破壊弁Ｖ４１が接続されている。真空破壊弁Ｖ４１は、常閉式の圧力作動弁であり、供給水ラインＬ１の管内圧力が大気圧力よりも低くなった場合に弁体が開いて大気を吸入する。真空破壊弁Ｖ４１を設けることにより、原水Ｗ１１（供給水Ｗ１）が断水となって供給水ラインＬ１が負圧になったとしても、ＲＯ膜モジュール７の膜の破損等の不具合を防止することができる。

減圧弁Ｖ４２は、軟水器２、活性炭濾過器３及びプレフィルタ４を通過した軟水Ｗ１２の圧力を、ＲＯ膜モジュール７から流出する濃縮水Ｗ３の圧力よりも低い圧力に調整する機器である。減圧弁Ｖ４２は、軟水Ｗ１２の圧力よりも濃縮水Ｗ３の圧力が大きく（軟水Ｗ１２の圧力＜濃縮水Ｗ３の圧力）なるように、軟水Ｗ１２の圧力を調整する。これにより、濃縮水Ｗ３の一部が軟水Ｗ１２に循環され、軟水Ｗ１２に濃縮水Ｗ３が混合された供給水は、ＲＯ膜モジュール７に供給される。即ち、ＲＯ膜モジュール７においては、加圧ポンプ５により供給水を循環させながら、透過水を生産するクロスフロー方式の分離操作が行われる。

接続部Ｊ５９には、後述する脱塩水リターンラインＬ４２の下流側の端部が接続されている。接続部Ｊ５１には、後述するＲＯ透過水リターンラインＬ４１の下流側の端部及びＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の下流側の端部が接続されている。

加圧ポンプ５は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール７へ向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ５には、インバータ６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５は、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。

インバータ６は、加圧ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ６は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ６には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ６は、制御部３０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５に出力する。

ＲＯ膜モジュール７は、加圧ポンプ５により圧送された供給水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。ＲＯ膜モジュール７は、単一又は複数のスパイラル型ＲＯ膜エレメントを圧力容器（ベッセル）に収容して構成される。当該ＲＯ膜エレメントに使用されるＲＯ膜としては、架橋芳香族ポリアミド系複合膜などが例示される。架橋芳香族ポリアミド系複合膜からなるＲＯ膜エレメントとしては、東レ社製：型式名「ＴＭＧ２０−４００」、ウンジン・ケミカル社製：型式名「ＲＥ８０４０−ＢＬＦ」、日東電工社製：型式名「ＥＳＰＡ１」等が市販されており、これらのエレメントを好適に用いることができる。

ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１を供給水ラインＬ１へ返送するラインである。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポート（濃縮水Ｗ３の出口）に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の下流側の端部は、接続部Ｊ５１において供給水ラインＬ１に接続されている。ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１には、第１逆止弁Ｖ６１及び排水手段としての比例制御弁Ｖ５０が設けられている。

比例制御弁Ｖ５０は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１へ返送される濃縮水Ｗ３の流量（循環流量）を調節する弁である。比例制御弁Ｖ５０は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御弁Ｖ５０の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁Ｖ５０に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の循環流量を調節することができる。この調節により、濃縮水Ｗ３の循環比を予め設定された値に保つことができる。なお、濃縮水Ｗ３の循環比とは、ＲＯ膜モジュールの二次側ポートから流出する透過水Ｗ２の流量と一次側出口ポートから流出する濃縮水Ｗ３の流量との比率（濃縮水Ｗ３の流量／透過水Ｗ２の流量）である。単段のＲＯ膜モジュール７を備えた第１実施形態において、循環比は５程度が目安となる。また、２段のＲＯ膜モジュール１０，１４を備えた第２実施形態（後述）において、前段の循環比は５程度、後段の循環比は３程度が目安となる。

ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２を、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１の途中から装置の外へ排出するラインである。ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１の上流側の端部は、接続部Ｊ５３に接続されている。接続部Ｊ５３は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１におけるＲＯ膜モジュール７と接続部Ｊ５２との間に配置されている。第１濃縮水排水ラインＬ６１１、第２濃縮水排水ラインＬ６１２及び第３濃縮水排水ラインＬ６１３の上流側の端部は、接続部Ｊ５５及びＪ５６において、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に接続されている。

第１濃縮水排水ラインＬ６１１〜第３濃縮水排水ラインＬ６１３には、それぞれ、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４、及び第１定流量弁Ｖ５１〜第３定流量弁Ｖ５３が設けられている。第１定流量弁Ｖ５１〜第３定流量弁Ｖ５３は、それぞれ異なる流量値に設定されている。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４により、第１濃縮水排水ラインＬ６１１〜第３濃縮水排水ラインＬ６１３を個別に開閉することができる。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を適宜に選択することにより、装置外へ排出する濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。この調節により、透過水Ｗ２の回収率を予め設定された値に保つことができる。なお、透過水Ｗ２の回収率とは、ＲＯ膜モジュール７に供給される軟水Ｗ１２（濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１が混合される前の供給水Ｗ１）の流量に対する透過水Ｗ２の割合（％）をいう。

第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４は、それぞれ制御部３０と電気的に接続されている。第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開閉は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。

第１濃縮水排水ラインＬ６１１、第２濃縮水排水ラインＬ６１２及び第３濃縮水排水ラインＬ６１３の下流側の端部は、接続部Ｊ５７及びＪ５８において、合流排水ラインＬ６２の上流側の端部に接続されている。合流排水ラインＬ６２の下流側の端部は、例えば、排水ピット（不図示）に接続又は開口している。合流排水ラインＬ６２の途中には、第２逆止弁Ｖ６２が設けられている。

透過水ラインＬ２１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２をＥＤＩスタック１６に流通させるラインである。透過水ラインＬ２１は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、前段側透過水ラインＬ２１１と、中段側透過水ラインＬ２１２と、脱塩室流入ラインＬ２１３と、濃縮室流入ラインＬ２１４と、を有する。

前段側透過水ラインＬ２１１の上流側の端部は、図２Ｂに示すように、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポート（透過水Ｗ２の出口）に接続されている。前段側透過水ラインＬ２１１の下流側の端部は、図２Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１を介して、中段側透過水ラインＬ２１２及びＲＯ透過水リターンラインＬ４１に接続されている。

前段側透過水ラインＬ２１１には、上流側から順に、図２Ｂに示すように、第３逆止弁Ｖ６３、接続部Ｊ１０、接続部Ｊ１１、及び第６開閉弁Ｖ１６が設けられている。また、第６開閉弁Ｖ１６以降には、図２Ｃに示すように、脱炭酸装置１５、接続部Ｊ３１、接続部Ｊ３２、及び第１流路切換弁Ｖ７１が設けられている。第６開閉弁Ｖ１６は、前段側透過水ラインＬ２１１の開閉を操作可能な手動弁である。

次に、純水製造装置１における全体構成図の後段部分について説明する。
図２Ｃにおいて、脱炭酸装置１５は、透過水Ｗ２に含まれる遊離炭酸（溶存炭酸ガス）を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、脱気水（脱気透過水）を得る設備である。ＲＯ膜モジュール７の下流側に脱炭酸装置１５を設けることにより、ＲＯ膜を透過しやすい遊離炭酸を透過水Ｗ２から除去することができる。従って、より純度の高い透過水Ｗ２を得ることができる。本実施形態の脱炭酸装置１５では、中空糸膜からなる外部灌流式の気体分離膜モジュールを用い、中空糸膜の内側を真空ポンプ（不図示）で吸引しながら、空気等の掃引ガスを導入し、膜壁を介して遊離炭酸を掃引ガス中に移行させつつ排気する。このような用途に適した気体分離膜モジュールとしては、例えば、セルガード社製：製品名「Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ Ｇ−５２１Ｒ」等が挙げられる。気体分離膜モジュールに接続される真空ポンプは、制御部３０と電気的に接続されている。

第１流路切換弁Ｖ７１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を、中段側透過水ラインＬ２１２を介してＥＤＩスタック１６へ向けて流通させる流路（採水側流路）、又は、ＲＯ透過水リターンラインＬ４１を介してＲＯ膜モジュール７の上流側の供給水ラインＬ１へ向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な自動弁である。第１流路切換弁Ｖ７１は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第１流路切換弁Ｖ７１は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流路切換弁Ｖ７１における流路の切り換えは、制御部３０から送信される流路切換信号により制御される。

ＲＯ透過水リターンラインＬ４１は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を、ＲＯ膜モジュール７よりも上流側の供給水ラインＬ１へ返送するラインである。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の上流側の端部は、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の下流側の端部は、接続部Ｊ５２において、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１に接続されている。接続部Ｊ５２は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１における接続部Ｊ５３と接続部Ｊ５１との間に配置されている。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分は、ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分と共通する。ＲＯ透過水リターンラインＬ４１の上流側には、第４逆止弁Ｖ６４が設けられている。

中段側透過水ラインＬ２１２の上流側の端部は、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。中段側透過水ラインＬ２１２の下流側の端部は、分岐部Ｊ７１において、脱塩室流入ラインＬ２１３の上流側の端部及び濃縮室流入ラインＬ２１４の上流側の端部に接続されている。

脱塩室流入ラインＬ２１３の下流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の一次側ポート（脱塩室１６１の入口側）に接続されている。脱塩室流入ラインＬ２１３には、接続部Ｊ３３が配置されている。濃縮室流入ラインＬ２１４の下流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の一次側ポート（濃縮室１６２の各入口側）に接続されている。濃縮室流入ラインＬ２１４には、上流側から順に、第４定流量弁Ｖ５４、及び接続部Ｊ３４が設けられている。

ＥＤＩスタック１６は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ２を脱塩処理（脱イオン処理）して、脱塩水Ｗ６（脱イオン水）と濃縮水Ｗ７とを得る水処理機器である。ＥＤＩスタック１６は、直流電源装置５０（図１参照）と電気的に接続されている。ＥＤＩスタック１６には、直流電源装置５０から直流電圧が印加される。ＥＤＩスタック１６は、直流電源装置５０から印加された直流電圧により通電され、動作する。

直流電源装置５０は、直流電圧をＥＤＩスタック１６の一対の電極間に印加する。直流電源装置５０は、制御部３０と電気的に接続されている。直流電源装置５０は、制御部３０により入力された指令信号に応答して、直流電圧をＥＤＩスタック１６に出力する。

ＥＤＩスタック１６は、一対の電極間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜（不図示）が交互に配置される。ＥＤＩスタック１６の内部は、これらイオン交換膜により、脱塩室１６１及び濃縮室１６２（陽極室及び陰極室を含む）に区画される。脱塩室１６１には、イオン交換体（不図示）が充填される。脱塩室１６１に充填されるイオン交換体としては、例えば、イオン交換樹脂又はイオン交換繊維等が用いられる。なお、図２Ｃでは、ＥＤＩスタック１６の内部に区画された複数の脱塩室１６１及び濃縮室１６２を模式的に示す。

脱塩室１６１の入口側には、透過水Ｗ２を流入させる脱塩室流入ラインＬ２１３が接続されている。脱塩室１６１の出口側には、脱塩室１６１においてイオンが除去されて排出された脱塩水Ｗ６を流通させる脱塩水ラインＬ３が接続されている。濃縮室１６２の入口側には、透過水Ｗ２を流入させる濃縮室流入ラインＬ２１４が接続されている。濃縮室１６２の出口側には、イオンが濃縮されて排出された濃縮水Ｗ７を流通させるＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２が接続されている。

脱塩室１６１及び濃縮室１６２それぞれには、透過水ラインＬ２１を流通する透過水Ｗ２が流入される。透過水Ｗ２に含まれる残留イオンは、脱塩室１６１内に充填されたイオン交換体（不図示）により捕捉され、脱塩水Ｗ６となる。脱塩水Ｗ６は、脱塩水ラインＬ３（後述）を介して需要箇所へ送出される。また、脱塩室１６１内のイオン交換体に捕捉された残留イオンは、印加された直流電圧の電気エネルギーにより濃縮室１６２に移動する。そして、残留イオンを含む水は、濃縮水Ｗ７として、濃縮室１６２からＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２（後述）を介して脱炭酸装置１５に向けて送出される。脱炭酸装置１５に送出された濃縮水Ｗ７は、真空ポンプの封水として利用され、その後、封水排出ラインＬ７１（後述）を介して装置の外に排出される。

脱塩水ラインＬ３は、ＥＤＩスタック１６で得られた脱塩水Ｗ６を純水として需要箇所に向けて送出するラインである。脱塩水ラインＬ３は、上流側脱塩水ラインＬ３１と、下流側脱塩水ラインＬ３２と、を有する。

上流側脱塩水ラインＬ３１の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（脱塩室１６１の出口側）に接続されている。上流側脱塩水ラインＬ３１の下流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２を介して、下流側脱塩水ラインＬ３２及び脱塩水リターンラインＬ４２（後述）に接続されている。上流側脱塩水ラインＬ３１には、上流側から順に、接続部Ｊ３６、接続部Ｊ３７、接続部Ｊ３８、第７開閉弁Ｖ１７、及び第２流路切換弁Ｖ７２が設けられている。第７開閉弁Ｖ１７は、上流側脱塩水ラインＬ３１の開閉を操作可能な手動弁である。

第２流路切換弁Ｖ７２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、下流側脱塩水ラインＬ３２を介して需要箇所に向けて送出させる流路（採水側流路）、又は、脱塩水リターンラインＬ４２を介してＲＯ膜モジュール７の上流側の供給水ラインＬ１に向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な自動弁である。第２流路切換弁Ｖ７２は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第２流路切換弁Ｖ７２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２流路切換弁Ｖ７２における流路の切り換えは、制御部３０から送信される流路切換信号により制御される。

第２流路切換弁Ｖ７２は、制御部３０により採水側流路に切り換えられることにより、ＥＤＩスタック１６で得られた脱塩水Ｗ６を脱塩水ラインＬ３から需要箇所に送り出す処理を実行可能な送出手段として機能する。

下流側脱塩水ラインＬ３２の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。下流側脱塩水ラインＬ３２の下流側の端部は、貯留タンク１７に接続されている。

脱塩水リターンラインＬ４２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、脱塩水ラインＬ３の途中から、ＲＯ膜モジュール７の上流側（供給水ラインＬ１）へ返送するラインである。本実施形態においては、脱塩水リターンラインＬ４２の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４２の下流側の端部は、接続部Ｊ５９に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４２の上流側には、第５逆止弁Ｖ６５が設けられている。

ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２は、ＥＤＩスタック１６の濃縮室１６２から排出された濃縮水Ｗ７を、脱炭酸装置１５に送出するラインである。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（濃縮室１６２の出口側）に接続されている。ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２の下流側の端部は、脱炭酸装置１５に接続されている。

封水排出ラインＬ７１は、脱炭酸装置１５から排出される封水排水Ｗ８を、装置の外に排出するラインである。封水排出ラインＬ７１の上流側の端部は、脱炭酸装置１５に接続されている。封水排出ラインＬ７１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。

第１圧力計Ｐ１〜第６圧力計Ｐ６は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図２Ａに示すように、第１圧力計Ｐ１〜第４圧力計Ｐ４は、接続部Ｊ１〜Ｊ４において、それぞれ、供給水ラインＬ１に接続されている。図２Ｃに示すように、第５圧力計Ｐ５は、接続部Ｊ３５において、ＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２に接続されている。第６圧力計Ｐ６は、接続部Ｊ３６において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。

第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４は、接続された各ラインを流通する水の圧力を計測する機器である。図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、第１圧力センサＰＳ１は、接続部Ｊ９において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ９は、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ５とＲＯ膜モジュール７との間に配置されている。第２圧力センサＰＳ２は、接続部Ｊ１１において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ１１は、透過水ラインＬ２１におけるＲＯ膜モジュール７と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第３圧力センサＰＳ３は、接続部Ｊ３３において、脱塩室流入ラインＬ２１３に接続されている。接続部Ｊ３３は、脱塩室流入ラインＬ２１３の途中に配置されている。第４圧力センサＰＳ４は、接続部Ｊ３４において、濃縮室流入ラインＬ２１４に接続されている。接続部Ｊ３４は、濃縮室流入ラインＬ２１４における第４定流量弁Ｖ５４とＥＤＩスタック１６との間に配置されている。

第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４は、制御部３０と電気的に接続されている。第１圧力センサＰＳ１〜第４圧力センサＰＳ４で測定された供給水Ｗ１又は透過水Ｗ２の圧力は、制御部３０へ検出信号として送信される。

圧力スイッチＰＳＷは、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の圧力が第１設定圧力値以下又は第２設定圧力値以上であることを検出する機器である。図２Ｂに示すように、圧力スイッチＰＳＷは、接続部Ｊ７において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ７は、供給水ラインＬ１における接続部Ｊ５１と加圧ポンプ５との間に配置されている。圧力スイッチＰＳＷで検出された供給水Ｗ１の圧力の検出信号は、制御部３０へ送信される。

第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３は、接続された各ラインを流通する水の温度を測定する機器である。第１温度センサＴＥ１は、接続部Ｊ８において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ８は、供給水ラインＬ１における接続部Ｊ５１と加圧ポンプ５との間に配置されている。第２温度センサＴＥ２は、接続部Ｊ３１において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ３１は、透過水ラインＬ２１における脱炭酸装置１５と第１流路切換弁Ｖ７１との間に配置されている。第３温度センサＴＥ３は、接続部Ｊ４３において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４３は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。

第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３は、制御部３０と電気的に接続されている。第１温度センサＴＥ１〜第３温度センサＴＥ３で測定された供給水Ｗ１、透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６の温度（検出水温値）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２は、接続された各ラインを流通する水（透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６）の流量を測定する機器である。第１流量センサＦＭ１は、接続部Ｊ１０において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ１０は、透過水ラインＬ２１におけるＲＯ膜モジュール７と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第２流量センサＦＭ２は、接続部Ｊ３８において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ３８は、脱塩水ラインＬ３におけるＥＤＩスタック１６と第２流路切換弁Ｖ７２との間に配置されている。

第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流量センサＦＭ１及び第２流量センサＦＭ２で測定された透過水Ｗ２又は脱塩水Ｗ６の流量（検出流量値）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１電気伝導率センサＥＣ１は、透過水ラインＬ２１を流通する透過水Ｗ２の電気伝導率（電気的特性値）を測定する機器である。第１電気伝導率センサＥＣ１は、接続部Ｊ３２において、透過水ラインＬ２１に接続されている。接続部Ｊ３２は、透過水ラインＬ２１における脱炭酸装置１５と第１流路切換弁Ｖ７１との間に配置されている。

第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、脱塩水ラインＬ８を流通する脱塩水Ｗ６の比抵抗（電気的特性値）を測定する機器である。第１比抵抗センサＲＳ１は、接続部Ｊ３７において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ３７は、脱塩水ラインＬ３におけるＥＤＩスタック１６と第２流路切換弁Ｖ７２との間に配置されている。第２比抵抗センサＲＳ２は、接続部Ｊ４１において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４１は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。なお、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、測定された比抵抗値の温度補償のため、温度センサを内蔵している。そのため、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、脱塩水Ｗ６の水温を測定することができる。

第１電気伝導率センサＥＣ１、第１比抵抗センサＲＳ１及び第２比抵抗センサＲＳ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第１電気伝導率センサＥＣ１で測定された透過水Ｗ２の電気伝導率、第１比抵抗センサＲＳ１で測定された脱塩水Ｗ６の比抵抗（及び温度）、及び第２比抵抗センサＲＳ２で測定された脱塩水Ｗ６の比抵抗（及び温度）は、それぞれ、制御部３０へ検出信号として送信される。

全有機炭素センサＴＯＣは、脱塩水ラインＬ８を流通する脱塩水Ｗ６の有機体炭素量を検出する機器である。有機体炭素とは、水中に存在する有機物中の炭素である。全有機炭素センサＴＯＣは、接続部Ｊ４２において、脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４２は、脱塩水ラインＬ３における第２流路切換弁Ｖ７２よりも下流側の下流側脱塩水ラインＬ３２に配置されている。

全有機炭素センサＴＯＣは、制御部３０と電気的に接続されている。全有機炭素センサＴＯＣで検出された脱塩水Ｗ６の全有機炭素量は、制御部３０へ検出信号として送信される。

貯留タンク１７は、ＥＤＩスタック１６において脱塩処理して得られた脱塩水Ｗ６を貯留するタンクである。貯留タンク１７には、下流側脱塩水ラインＬ３２（脱塩水ラインＬ３）の下流側の端部が接続されている。ＥＤＩスタック１６（脱塩室１６１の出口側）から送出された脱塩水Ｗ６は、下流側脱塩水ラインＬ３２を介して貯留タンク１７に補給される。また、貯留タンク１７は、給水ラインＬ４を介して下流側の需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。給水ラインＬ４は、貯留タンク１７に貯留された脱塩水Ｗ６を、需要箇所の装置等に流通させるラインである。貯留タンク１７に貯留された脱塩水Ｗ６は、給水ラインＬ４を介して、純水として需要箇所の装置等に供給される。

貯留タンク１７には、水位センサ１７１が設けられている。水位センサ１７１は、貯留タンク１７に貯留された脱塩水Ｗ６の水位を検出する機器である。水位センサ１７１は、制御部３０と電気的に接続されている。水位センサ１７１で測定された貯留タンク１７の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として出力される。

本実施形態において、水位センサ１７１は、例えば、レベルスイッチである。レベルスイッチは、予め設定された液面位置の検出器であり、例えば、複数の液面位置（例えば、４位置）を検出するように構成されている。図２Ｃでは、水位センサ１７１として、フロート式のレベルスイッチを設けた例を示す。なお、水位センサ１７１は、レベルスイッチには制限されず、例えば、連続式レベルセンサであってもよい。連続式レベルセンサとしては、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。

ここで、貯留タンク１７の水位とＲＯ膜モジュール７で製造される透過水Ｗ２の流量との関係について説明する。図３は、貯留タンク１７における水位と製造される透過水Ｗ２の流量との関係を示す説明図である。図３に示すように、本実施形態において、貯留タンク１７の水位は、低い方から高い方に向けて順に、ＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｈの４段階に区分される。

水位ＬＬは、透過水Ｗ２を１００％流量値（第１目標流量値）で製造する上限水位である。貯留タンク１７の水位が水位ＬＬ以下となった場合、透過水Ｗ２は１００％流量値で製造される。１００％流量値（第１目標流量値）において、ＲＯ膜モジュール７での回収率は５０％に設定される。

水位Ｌは、透過水Ｗ２を７５％流量値（第２目標流量値）で製造する水位である。貯留タンク１７の水位が水位ＬＬ超過で且つ水位Ｌ以下となった場合、透過水Ｗ２は７５％流量値で製造される。７５％流量値（第２目標流量値）において、ＲＯ膜モジュール７での回収率は６０％に設定される。

水位Ｍは、透過水Ｗ２を５０％流量値（第３目標流量値）で製造する水位である。貯留タンク１７の水位が水位Ｌ超過で且つ水位Ｍ以下となった場合、透過水Ｗ２は５０％流量値で製造される。５０％流量値（第３目標流量値）において、ＲＯ膜モジュール７での回収率は７０％に設定される。

水位Ｈは、透過水Ｗ２を２５％流量値（第４目標流量値）で製造する上限水位（満水水位）である。貯留タンク１７の水位が水位Ｍ超過で且つ水位Ｈ以下となった場合、透過水Ｗ２は２５％流量値で製造される。２５％流量値（第４目標流量値）において、ＲＯ膜モジュール７での回収率は８０％に設定される。また、貯留タンク１７の水位が水位Ｈ超過となった場合、透過水Ｗ２の製造は停止される（０％流量値）。

入力操作部４０は、装置の運転モードに係る選択（例えば、運転／停止の選択、警報の解除など）、装置の運転条件に係る各種設定について、ユーザーは管理者の入力操作を受け付ける入力インターフェースである。この入力操作部４０は、ディスプレイとボタンスイッチを組み合わせた操作パネル、ディスプレイ上で直接操作するタッチパネル等により構成される。入力操作部４０は、制御部３０と電気的に接続されている。入力操作部４０から入力された情報は、制御部３０に送信される。

表示部６０は、所望の情報を表示する。表示部６０は、制御部３０と電気的に接続されている。

次に、制御部３０について説明する。制御部３０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３０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、後述する各種の制御を実行する。制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリには、純水製造装置１を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。また、制御部３０のマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

制御部３０は、流量フィードバック水量制御として、第１流量センサＦＭ１の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ５の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）をインバータ６に出力する。制御部３０による流量フィードバック水量制御については後述する。

また、制御部３０は、水位センサ１７１で測定された貯留タンク１７の検出水位値が大きくなるに従い（水位ＬＬ＜Ｌ＜Ｍ＜Ｈ）、目標流量値を減少させ、検出水位値が小さくなるに従い（水位Ｈ＞Ｍ＞Ｌ＞ＬＬ）、目標流量値を増加させる。また、制御部３０は、目標流量値を減少させるに従い、回収率を小さくし、目標流量値を増加させるに従い、回収率を大きくする。

具体的には、制御部３０は、水位ＬＬ以下の場合には、第１目標流量値（最大値）に設定すると共に、回収率を５０％に設定する。制御部３０は、水位ＬＬ超過で且つ水位Ｌ以下の場合には、第２目標流量値（＜第１目標流量値）に設定すると共に、回収率を６０％に設定する。制御部３０は、水位Ｌ超過で且つ水位Ｍ以下の場合には、第３目標流量値（＜第２目標流量値）に設定すると共に、回収率を７０％に設定する。制御部３０は、水位Ｍ超過で且つ水位Ｈ以下の場合には、第４目標流量値（＜第３目標流量値）に設定すると共に、回収率を８０％に設定する。

制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリには、上述した水位（ＬＬ〜Ｈ）、目標流量（第１目標流量値〜第４目標流量値）及び回収率（５０％〜８０％）を対応付けたデータテーブルが記憶されている。

制御部３０において、目標流量値を増減させる上記制御のうち、目標流量値を減少させる制御は、第１温度センサＴＥ１から出力された検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ実施される。言い換えると、制御部３０において、目標流量値を減少させる制御は、第１温度センサＴＥ１から出力された検出水温値が予め設定された水温値を超過する場合には実施されない。なお、制御部３０において、目標流量値を増減させる上記制御のうち、目標流量値を増加させる制御は、検出水温値に係わらず実施される。

一般に、ＲＯ膜は、製造する透過水Ｗ２の流量を減少させるにつれて必要な運転圧力が下がるが、運転圧力が下がると溶存塩類の除去率が低下する。また、ＲＯ膜は、供給水Ｗ１の水温が高くなる（水の粘度が下がる）につれて所定流量の透過水Ｗ２を製造するのに必要な運転圧力が下がるが、運転圧力が下がると溶存塩類の除去率が低下する。目標流量値を増減させる上記制御では、水位センサ１７１で測定された貯留タンク１７の検出水位値が大きくなるに従い、目標流量値を減少させている。その場合に、供給水Ｗ１の水温が高いと、ＲＯ膜の運転圧力が下がる上記２つの条件が重なるため、溶存塩類の除去率低下の度合いが大きくなり、需要箇所で要求される純水の品質を維持できなくなることが考えられる。そのため、目標流量値を増減させる上記制御を、第１温度センサＴＥ１から出力された供給水Ｗ１の検出水温値が予め設定された水温値以下の場合（ＲＯ膜の運転圧力が下がらない場合）にのみ実施することにより、需要箇所で要求される純水の品質を維持することができる。

制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリには、供給水Ｗ１の水温値と、ＲＯ膜における運転圧力の下限値とを対応付ける関数式（プログラム）が記憶されている。制御部３０は、第１温度センサＴＥ１から出力された供給水Ｗ１の検出水温値について、上記関数式により対応する運転圧力の下限値を算出し、ＲＯ膜の運転圧力がこの下限値以上となる範囲で目標流量値を増減させる。なお、制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリに、供給水Ｗ１の水温値と、ＲＯ膜における運転圧力の下限値とを対応付けるデータテーブルを記憶しておき、このデータテーブルに基づいて運転圧力の下限値を取得してもよい。

また、制御部３０は、目標流量値を変更（増減）した場合に、透過水Ｗ２の回収率及び濃縮水Ｗ３の循環比が予め設定された値に保たれるように、排水手段としての第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数、及び比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御する。

上述したように、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を適宜に選択することにより、装置外に排出する濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。この調節により、透過水Ｗ２の回収率を予め設定された値（５０％〜８０％）に保つことができる。その際、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御して、濃縮水Ｗ３の循環流量を調節することにより、濃縮水Ｗ３の循環比を予め設定した値（例えば、５）に保つことができる。具体的には、制御部３０は、濃縮水Ｗ３の排水流量を増加させたとき（回収率を下げたとき）には、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を小さくして、濃縮水Ｗ３の循環比が予め設定した値に保たれるように、濃縮水Ｗ３の循環流量を少なくする。また、制御部３０は、濃縮水Ｗ３の排水流量を減少させたとき（回収率を上げたとき）には、比例制御弁Ｖ５０の弁開度を大きくして、濃縮水Ｗ３の循環比が予め設定した値に保たれるように、濃縮水Ｗ３の循環流量を多くする。

また、制御部３０は、水位センサ１７１で測定された貯留タンク１７の検出水位値が予め設定された下限水位値よりも小さくなり、ＲＯ膜モジュール７が高出力運転となった場合には、透過水Ｗ２の回収率が予め設定された値よりも低くなるように、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を制御する。具体的には、制御部３０は、貯留タンク１７の検出水位値が水位ＬＬ以下となり、ＲＯ膜モジュール７が高出力の運転状態となった場合には、透過水Ｗ２の回収率が予め設定された値（例えば、８０％）よりも低くなるように、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を制御する。

次に、制御部３０による目標流量値及び回収率の設定について説明する。図４は、制御部３０において目標流量値及び回収率を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの処理は、純水製造装置１の運転中において、繰り返し実行される。

図４に示すステップＳＴ１０１において、制御部３０は、水位センサ１７１の検出水位値Ｗを取得する。

ステップＳＴ１０２において、制御部３０は、検出水位値Ｗが水位ＬＬ以下か否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部３０により、検出水位値Ｗ≦水位ＬＬである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、制御部３０により、検出水位値Ｗ＞水位ＬＬである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０５へ移行する。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）において、制御部３０は、透過水Ｗ２の流量を第１目標流量値に設定する。このように、検出水位値Ｗが水位ＬＬ以下の場合には、貯留タンク１７の貯水量を上げるため、透過水Ｗ２の目標流量値を最大流量値となる第１目標流量値に設定する。

ステップＳＴ１０４において、制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を５０％に設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ１０５（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）において、制御部３０は、検出水位値Ｗが水位ＬＬ超過で且つ水位Ｌ以下か否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、制御部３０により、水位ＬＬ＜検出水位値Ｗ≦水位Ｌである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０６へ移行する。また、ステップＳＴ１０５において、制御部３０により、検出水位値Ｗ＞水位Ｌである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０８へ移行する。

ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）において、制御部３０は、透過水Ｗ２の流量を第２目標流量値に設定する。第２目標流量値は、第１目標流量値よりも少ない流量値である。

ステップＳＴ１０７において、制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を６０％に設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ１０８（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）において、制御部３０は、検出水位値Ｗが水位Ｌ超過で且つ水位Ｍ以下か否かを判定する。このステップＳＴ１０８において、制御部３０により、水位Ｌ＜検出水位値Ｗ≦水位Ｍである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。また、ステップＳＴ１０８において、制御部３０により、検出水位値Ｗ＞水位Ｍである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１１へ移行する。

ステップＳＴ１０９（ステップＳＴ１０８：ＹＥＳ）において、制御部３０は、透過水Ｗ２の流量を第３目標流量値に設定する。第３目標流量値は、第２目標流量値よりも少ない流量値である。

ステップＳＴ１１０において、制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を７０％に設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

ステップＳＴ１１１（ステップＳＴ１０８：ＮＯ）において、制御部３０は、透過水Ｗ２の流量を第４目標流量値に設定する。第４目標流量値は、第３目標流量値よりも少ない最小流量値である。

ステップＳＴ１１２において、制御部３０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を８０％に設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

上述した図４に示すフローチャートの処理を実行することにより、検出水位値Ｗに応じた目標流量値及び回収率が設定される。なお、先に説明したように、目標流量値を減少させる制御は、第１温度センサＴＥ１から出力された検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ実施される。従って、第１温度センサＴＥ１から出力された検出水温値が予め設定された水温値を超過する場合には、検出水位値が前回より大きくなっても、目標流量値を減少させる制御は実施されず、その時点で設定されている目標流量値及び回収率が維持される。

次に、制御部３０による流量フィードバック水量制御について説明する。図５は、制御部３０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、純水製造装置１の運転中において、繰り返し実行される。

図５に示すステップＳＴ２０１において、制御部３０は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑ_ｐ´を取得する。この目標流量値Ｑ_ｐ´は、図４に示すフローチャートのステップＳＴ１０３、ステップＳＴ１０６、ステップＳＴ１０９又はステップＳＴ１１１において設定された第１目標流量値〜第４目標流量値である。

ステップＳＴ２０２において、制御部３０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０２へ戻る。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値Ｑ_ｐをフィードバック値として取得する。

ステップＳＴ２０４において、制御部３０は、ステップＳＴ２０３で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ_ｐと、ステップＳＴ２０１で取得した目標流量値Ｑ_ｐ´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、下記の式（１ａ）及び式（１ｂ）により表される。
ΔＵ_ｎ＝Ｋ_ｐ｛（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１）＋（Δｔ／Ｔ_ｉ）×ｅ_ｎ＋（Ｔ_ｄ／Δｔ）×（ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２）｝ （１ａ）
Ｕ_ｎ＝Ｕ_ｎ−１＋ΔＵ_ｎ （１ｂ）

式（１ａ）及び式（１ｂ）において、Δｔ：制御周期、Ｕ_ｎ：現時点の操作量、Ｕ_ｎ−１：前回の制御周期時点の操作量、ΔＵ_ｎ：前回から今回までの操作量の変化分、ｅ_ｎ：現時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−１：前回の制御周期時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差の大きさ、Ｋ_ｐ：比例ゲイン、Ｔ_ｉ：積分時間、Ｔ_ｄ：微分時間である。なお、現時点の偏差の大きさｅ_ｎは、下記の式（２）により求められる。
ｅ_ｎ＝Ｑ_ｐ´−Ｑ_ｐ （２）

ステップＳＴ２０５において、制御部３０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、目標流量値Ｑ_ｐ´及び加圧ポンプ５の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）を使用して、所定の演算式により、加圧ポンプ５の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ２０６において、制御部３０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（指令信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号をインバータ６に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。なお、ステップＳＴ２０６において、制御部３０が電流値信号をインバータ６へ出力すると、インバータ６は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ５に供給する。その結果、加圧ポンプ５は、インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。

上述した第１実施形態に係る純水製造装置１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

第１実施形態に係る純水製造装置１において、制御部３０は、需要箇所での使用水量が減少するのに従い、流量フィードバック水量制御における目標流量値を減少させ、需要箇所での使用水量が増加するのに従い、同水量制御における目標流量値を増加させる。そのため、高出力運転中に需要箇所での使用水量が減った場合には、透過水Ｗ２の流量を減らして運転するので、必要最小限のポンプ電力で純水製造装置１を稼動させることができる。また、高出力運転中に需要箇所での使用水量が減った場合には、高出力運転を継続させないため、ＲＯ膜の表面での濃度分極による過濃縮が抑制される。その結果、供給水Ｗ１中にファウリング原因物質が残留していても、ＲＯ膜の膜詰まりが発生しにくくなる。

また、制御部３０は、水位センサ１７１の検出水位値に応じて目標流量値を増減させる。これによれば、需要箇所での使用水量の増減を、貯留タンク１７の水位により容易に把握できるため、純水製造装置１の構成を簡素化することができる。

また、制御部３０は、目標流量値を変更した場合において、透過水Ｗ２の回収率及び濃縮水Ｗ３の循環比が予め設定された値に保たれるように、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数、及び比例制御弁Ｖ５０の弁開度を制御する。これによれば、目標流量値の増減に関わらず、濃縮水Ｗ３の濃縮倍率が所定値以下に保たれるため、ＲＯ膜の表面にシリカ系スケールやカルシウム系スケールが析出するのを抑制することができる。また、目標流量値の増減に関わらず、ＲＯ膜の表面での流速が所定値以上に保たれるため、濃度分極による過濃縮を効果的に抑制することができる。

また、制御部３０は、水位センサ１７１の検出水位値が予め設定された下限水位値（水位ＬＬ）よりも小さくなり、ＲＯ膜モジュール７が高出力運転となった場合には、透過水Ｗ２の回収率が予め設定された値よりも低くなるように、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を制御する。これによれば、高出力運転時には、非高出力運転時に比べて濃縮水Ｗ３の濃縮倍率が低く保たれるため、ＲＯ膜の表面で濃度分極が起こっても過濃縮が進行しにくい。その結果、ファウリングの発生がより効果的に抑制され、ＲＯ膜の膜詰まりが発生しにくくなる。

また、制御部３０は、第１温度センサＴＥ１の検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ、水位センサ１７１で測定された貯留タンク１７の検出水位値が大きくなるに従い、目標流量値を減少させる制御を実行する。これによれば、検出水温値が予め設定された水温値を超過する場合には、目標流量値を減少させる制御が実行されないため、ＲＯ膜の運転圧力が著しく低下することが回避される。その結果、溶存塩類の除去率が一定値以上に保たれるので、需要箇所で要求される純水の品質を維持することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る純水製造装置１Ａについて、図６及び図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体概略図である。図７Ａは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第１中段部分である。図７Ｂは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の第２中段部分である。図７Ｃは、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａの全体構成図の後段部分である。

なお、第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。このため、第１実施形態と同一（又は同等）の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第２実施形態において特に説明しない点については、第１実施形態の説明が適宜に適用される。また、第２実施形態においては、供給水ラインＬ１の上流側から供給水補給弁Ｖ３１までの構成は、第１実施形態と同様である。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態における供給水ラインＬ１の上流側から供給水補給弁Ｖ３１までの構成についての主な図面（図２Ａに対応する図面）及びその説明を省略する。

第２実施形態に係る純水製造装置１Ａは、第１実施形態における純水製造装置１が１段のＲＯ膜モジュール７を備えているのに対して、直列に並べられた２段のＲＯ膜モジュール１０，１４を備えている点、２段のＲＯ膜モジュール１０，１４の間に中間タンク１１が設けられている点、及びこれらの周辺の構成において、第１実施形態における純水製造装置１と主に異なる。

なお、第２実施形態においては、第１実施形態における「ＲＯ膜モジュール７」を、２段目のＲＯ膜モジュールとなる「後段ＲＯ膜モジュール１４」として備える。そのため、第２実施形態では、第１実施形態における「透過水ラインＬ２１」を「脱塩水ラインＬ３」とし、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された透過水を「後段透過水Ｗ４」とする。

また、第２実施形態では、第１実施形態における「ＲＯ透過水リターンラインＬ４１」を「前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３」とし、第１実施形態における「ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５１」を「前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３」とする。また、第２実施形態では、第１実施形態における「加圧ポンプ５」を「後段加圧ポンプ１２」とし、「インバータ６」を「後段インバータ１３」とする。

図６に示すように、第２実施形態に係る純水製造装置１Ａは、第１オプション機器ＯＰ１と、プレフィルタ４と、第２オプション機器ＯＰ２と、前段加圧ポンプ８と、前段インバータ９と、前段ＲＯ膜モジュール１０と、中間タンク１１と、後段加圧ポンプ１２と、後段インバータ１３と、後段ＲＯ膜モジュール１４と、第３オプション機器ＯＰ３と、第１流路切換弁Ｖ７１と、ＥＤＩスタック１６と、第２流路切換弁Ｖ７２と、第４オプション機器ＯＰ４と、貯留タンク１７と、制御部３０Ａと、入力操作部４０と、直流電源装置５０と、表示部６０と、を備える。

また、図６に示すように、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、供給水ラインＬ１と、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２と、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３と、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３と、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３と、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４と、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４と、脱塩水ラインＬ３と、脱塩水リターンラインＬ４５と、を備える。

図６に示すように、第２実施形態における純水製造装置１Ａは、第１実施形態におけるＲＯ透過水リターンラインＬ４１及び脱塩水リターンラインＬ４２に代えて、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４、脱塩水リターンラインＬ４５、及び給水ラインＬ４を備える。

また、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、第１実施形態における第２圧力センサＰＳ２を備えておらず、一方、第５圧力センサＰＳ５、第４温度センサＴＥ４、第５温度センサＴＥ５、第３流量センサＦＭ３、及び第２電気伝導率センサＥＣ２を更に備える。また、第１実施形態と同様に、第２実施形態の純水製造装置１Ａは、第１電気伝導率センサＥＣ１と、第１比抵抗センサＲＳ１と、を備える。

前段ＲＯ膜モジュール１０は、前段加圧ポンプ８により圧送された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された前段透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３と、に分離する。

前段ＲＯ透過水ラインＬ２２は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を後段ＲＯ膜モジュール１４に流通させるラインである。前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の上流側の端部は、図７Ａに示すように、前段ＲＯ膜モジュール１０の二次側ポート（前段透過水Ｗ２の出口）に接続されている。前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の下流側の端部は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４の一次側入口ポート（前段透過水Ｗ２の入口）に接続されている。

前段ＲＯ透過水ラインＬ２２には、上流側から順に、図７Ａに示すように、接続部Ｊ５４、前段透過水補給弁Ｖ３５、第３逆止弁Ｖ６３、接続部Ｊ１０、接続部Ｊ１２、接続部Ｊ１３、及び第６開閉弁Ｖ１６が設けられている。また、第６開閉弁Ｖ１６以降には、図７Ｂに示すように、中間タンク１１、第７開閉弁Ｖ１７、接続部Ｊ６１、接続部Ｊ２１、後段加圧ポンプ１２、接続部Ｊ２２、及び後段ＲＯ膜モジュール１４が設けられている。図７Ａに示すように、接続部Ｊ５４には、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の上流側の端部が接続されている。また、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ６１には、後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の下流側の端部が接続されている。

前段透過水補給弁Ｖ３５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２の開閉を制御可能な自動弁である。前段透過水補給弁Ｖ３５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。前段透過水補給弁Ｖ３５の開閉は、制御部３０Ａから送信される流路開閉信号により制御される。

図６に示すように、中間タンク１１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられている。中間タンク１１は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を貯留するタンクである。

中間タンク１１には、図７Ｂに示すように、水位センサ１１１が設けられている。水位センサ１１１は、中間タンク１１に貯留された前段透過水Ｗ２の水位を検出する機器である。水位センサ１１１は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。水位センサ１１１で測定された中間タンク１１の水位（検出水位値）は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

後段加圧ポンプ１２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２を吸入し、後段ＲＯ膜モジュール１４へ向けて圧送する装置である。後段加圧ポンプ１２には、後段インバータ１３から周波数が変換された駆動電力が供給される。後段加圧ポンプ１２は、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。

後段インバータ１３は、後段加圧ポンプ１２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。後段インバータ１３は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。後段インバータ１３には、制御部３０Ａから指令信号が入力される。後段インバータ１３は、制御部３０Ａ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後段加圧ポンプ１２に出力する。

後段ＲＯ膜モジュール１４は、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離されて後段加圧ポンプ１２により圧送された前段透過水Ｗ２を、前段透過水Ｗ２よりも溶存塩類が除去された後段透過水Ｗ４と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ５と、に分離する。後段ＲＯ膜モジュール１４は、単一又は複数のスパイラル型ＲＯ膜エレメントを圧力容器（ベッセル）に収容して構成される。

前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３は、図７Ａに示すように、前段ＲＯ膜モジュール１０で分離された前段透過水Ｗ２を、前段ＲＯ膜モジュール１０の上流側の供給水ラインＬ１へ返送するラインである。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の上流側の端部は、接続部Ｊ５４に接続されている。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の下流側の端部は、接続部Ｊ５２において、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３に接続されている。接続部Ｊ５２は、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３における接続部Ｊ５３と接続部Ｊ５１との間に配置されている。前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分は、前段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５３における接続部Ｊ５２から接続部Ｊ５１までの部分と共通する。

前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３には、図７Ａに示すように、リリーフ弁Ｖ４３が設けられている。リリーフ弁Ｖ４３は、常閉式の圧力作動弁であって、一次側の圧力が二次側の圧力よりも一定の圧力以上高い場合に開放される調整弁である。詳細には、リリーフ弁Ｖ４３は、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３の管内圧力が予め設定された圧力以上になったときに開状態となり、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通される前段透過水Ｗ２を、接続部Ｊ５４を介して前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３に流通させるための弁である。

リリーフ弁Ｖ４３における二次側の圧力（接続部Ｊ５１での供給水Ｗ１の圧力）は、減圧弁Ｖ４２により前段加圧ポンプ８の運転圧力未満に調整される。前段透過水補給弁Ｖ３５が閉状態に制御された状態で前段加圧ポンプ８を駆動させると、リリーフ弁Ｖ４３における一次側の圧力（接続部Ｊ５４での前段透過水Ｗ２の圧力）は、二次側の圧力よりも高くなる。これにより、リリーフ弁Ｖ４３が開放されて、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２を、前段ＲＯ透過水リターンラインＬ４３に流通させることができる。

後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ５の一部Ｗ５１を、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２へ返送するラインである。後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の上流側の端部は、後段ＲＯ膜モジュール１４の一次側出口ポート（濃縮水の出口）に接続されている。後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の下流側の端部は、接続部Ｊ６１に接続されている。接続部Ｊ６１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における中間タンク１１と後段加圧ポンプ１２との間に配置されている。

後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４は、図７Ｂに示すように、上流側から順に、接続部Ｊ６３、接続部Ｊ６２、第６逆止弁Ｖ６６、第６定流量弁Ｖ５６、及び接続部Ｊ６１が設けられている。接続部Ｊ６２には、第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３の上流側の端部が接続されている。接続部Ｊ６３には、第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４の上流側の端部が接続されている。

第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ５の残部Ｗ５２を、後段ＲＯ濃縮水リターンラインＬ５４の途中から脱炭酸装置１５に送出するラインである。第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３の下流側の端部及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４の下流側の端部は、接続部Ｊ６４において、後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の上流側の端部に接続されている。後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の下流側の端部は、図７Ｃに示すように、脱炭酸装置１５に接続されている。第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４には、それぞれ、第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７、並びに第７定流量弁Ｖ５７及び第８定流量弁Ｖ５８が設けられている。

第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７により、第１後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６３及び第２後段ＲＯ濃縮水ラインＬ６４を個別に開閉することにより、濃縮水Ｗ５の送出流量を調節することができる。第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７は、それぞれ制御部３０Ａと電気的に接続されている。第１調整弁Ｖ３６及び第２調整弁Ｖ３７の開閉は、制御部３０Ａから送信される駆動信号により制御される。

後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５には、第８開閉弁Ｖ１８が設けられている。第８開閉弁Ｖ１８は、後段ＲＯ濃縮水送出ラインＬ６５の開閉を操作可能な手動弁である。

後段ＲＯ透過水ラインＬ２３は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４をＥＤＩスタック１６に流通させるラインである。後段ＲＯ透過水ラインＬ２３の上流側の端部は、図７Ｂに示すように、後段ＲＯ膜モジュール１４の二次側ポート（後段透過水Ｗ４の出口）に接続されている。後段ＲＯ透過水ラインＬ２３の下流側の端部は、図７Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１を介して、ＥＤＩスタック１６に接続されている。

後段ＲＯ透過水ラインＬ２３は、前段側透過水ラインＬ２３１と、中段側透過水ラインＬ２３２と、脱塩室流入ラインＬ２３３と、濃縮室流入ラインＬ２３４と、を有する。前段側透過水ラインＬ２３１には、上流側から順に、図７Ｂに示すように、第４逆止弁Ｖ６４、接続部Ｊ２３、及び第９開閉弁Ｖ１９が設けられている。また、第９開閉弁Ｖ１９以降には、図７Ｃに示すように、脱炭酸装置１５、接続部Ｊ３１、接続部Ｊ３２、及び第１流路切換弁Ｖ７１が設けられている。

第１流路切換弁Ｖ７１は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４を、中段側透過水ラインＬ２３２を介してＥＤＩスタック１６へ向けて流通させる流路（採水側流路）、又は、後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４を介して中間タンク１１へ向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な弁である。第１流路切換弁Ｖ７１は、例えば、電動式又は電磁式の三方弁により構成される。第１流路切換弁Ｖ７１は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第１流路切換弁Ｖ７１における流路の切り換えは、制御部３０Ａから送信される流路切換信号により制御される。

後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４は、後段ＲＯ膜モジュール１４で分離された後段透過水Ｗ４を、前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられた中間タンク１１へ返送するラインである。後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４の上流側の端部は、図７Ｃに示すように、第１流路切換弁Ｖ７１に接続されている。後段ＲＯ透過水リターンラインＬ４４の下流側は、図７Ｂに示すように、中間タンク１１に接続されている。

なお、図７Ｃに示す第２実施形態において、第１流路切換弁Ｖ７１よりも下流側の部分の構成は、第１実施形態における「中段側透過水ラインＬ２１２」、「脱塩室流入ラインＬ２１３」、「濃縮室流入ラインＬ２１４」及び「透過水Ｗ２」を、それぞれ、「中段側透過水ラインＬ２３２」、「脱塩室流入ラインＬ２３３」、「濃縮室流入ラインＬ２３４」及び「後段透過水Ｗ４」としている。また、第２実施形態では、後述するＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２及び脱塩水リターンラインＬ４５の構成を除いて、第１実施形態と同様の構成である。そのため、これらの部分に関しては、第１実施形態の説明を援用して、第２実施形態の説明を省略する。

また、図７Ｃに示すように、第２実施形態における純水製造装置１Ａは、第１実施形態におけるＥＤＩ濃縮水ラインＬ５２に代えて、ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２を備える。

ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２は、ＥＤＩスタック１６の濃縮室１６２から排出された濃縮水Ｗ７を、装置の外に排出するラインである。ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２の上流側の端部は、ＥＤＩスタック１６の二次側ポート（濃縮室１６２の出口側）に接続されている。ＥＤＩ濃縮水排出ラインＬ７２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。

第２流路切換弁Ｖ７２は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、下流側脱塩水ラインＬ３２を介して需要箇所に向けて送出させる流路（採水側流路）、又は、脱塩水リターンラインＬ４５を介して中間タンク１１に向けて流通させる流路（循環側流路）に切り換え可能な弁である。

脱塩水リターンラインＬ４５は、ＥＤＩスタック１６の脱塩室１６１で得られた脱塩水Ｗ６を、脱塩水ラインＬ３の途中から、前段ＲＯ膜モジュール１０と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に設けられた中間タンク１１へ返送するラインである。本実施形態において、脱塩水リターンラインＬ４５の上流側の端部は、第２流路切換弁Ｖ７２に接続されている。脱塩水リターンラインＬ４５の下流側の端部は、中間タンク１１に接続されている。

第５圧力センサＰＳ５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の圧力を計測する機器である。第５圧力センサＰＳ５は、接続部Ｊ２２において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ２２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における後段加圧ポンプ１２と後段ＲＯ膜モジュール１４との間に配置されている。第５圧力センサＰＳ５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第５圧力センサＰＳ５で測定された前段透過水Ｗ２の圧力は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第４温度センサＴＥ４及び第５温度センサＴＥ５は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の温度を測定する機器である。第４温度センサＴＥ４は、図７Ａに示すように、接続部Ｊ１２において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ１２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と中間タンク１１との間に配置されている。第５温度センサＴＥ５は、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ２１において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ２１は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における中間タンク１１と後段加圧ポンプ１２との間に配置されている。第４温度センサＴＥ４及び第５温度センサＴＥ５は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第４温度センサＴＥ４及び第４温度センサＴＥ４で測定された前段透過水Ｗ２の温度は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第３流量センサＦＭ３は、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３を流通する後段透過水Ｗ４の流量を測定する機器である。第３流量センサＦＭ３は、図７Ｂに示すように、接続部Ｊ２３において、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３に接続されている。接続部Ｊ２３は、後段ＲＯ透過水ラインＬ２３における後段ＲＯ膜モジュール１４と脱炭酸装置１５との間に配置されている。第３流量センサＦＭ３は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第３流量センサＦＭ３で測定された後段透過水Ｗ４の流量は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

第２電気伝導率センサＥＣ２は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２を流通する前段透過水Ｗ２の電気伝導率を測定する機器である。第２電気伝導率センサＥＣ２は、図７Ａに示すように、接続部Ｊ１３において、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２に接続されている。接続部Ｊ１３は、前段ＲＯ透過水ラインＬ２２における前段ＲＯ膜モジュール１０と中間タンク１１との間に配置されている。第２電気伝導率センサＥＣ２は、制御部３０Ａと電気的に接続されている。第２電気伝導率センサＥＣ２で測定された前段透過水Ｗ２の電気伝導率は、制御部３０Ａへ検出信号として送信される。

制御部３０Ａは、前段ＲＯ膜モジュール１０に対する流量フィードバック水量制御として、第１流量センサＦＭ１の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、前段加圧ポンプ８の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を前段インバータ９に出力する。

また、制御部３０Ａは、後段ＲＯ膜モジュール１４に対する流量フィードバック水量制御として、第３流量センサＦＭ３の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、後段加圧ポンプ１２の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を後段インバータ１３に出力する。

制御部３０Ａにおいて、後段ＲＯ膜モジュール１４に対する流量フィードバック水量制御、目標流量値、回収率及び循環比の制御は、第１実施形態の第１制御部３１による流量フィードバック水量制御（図５参照）、目標流量値（図４参照）、回収率及び循環比の制御と実質的に同じであるため、説明を省略する。

第２実施形態の制御部３０Ａは、貯留タンク１７の検出水位値に基づいて、後段ＲＯ膜モジュール１４で製造される後段透過水Ｗ２の目標流量値を変更する。貯留タンク１７の水位と後段ＲＯ膜モジュール１４で製造される後段透過水Ｗ２の流量との関係は、図３に示す第１実施形態と同様である。制御部３０Ａにおいて、後段透過水Ｗ２の目標流量値を減少させる制御は、第５温度センサＴＥ５から出力された検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ実施される。一方、前段ＲＯ膜モジュール１０で製造される前段透過水Ｗ２の目標流量値は、第２実施形態においては常に一定である。その他、制御部３０Ａによる流量フィードバック水量制御、回収率及び循環比の制御は、第１実施形態の制御部３０による流量フィードバック水量制御（図５参照）、回収率及び循環比の制御と実質的に同じであるため、説明を省略する。

上述した第２実施形態の純水製造装置１Ａにおいても、第１実施形態の純水製造装置１と同じ効果を得ることができる。その他、第２実施形態の純水製造装置１Ａにおいては、供給水Ｗ１に対する脱塩率を高めるために、２段のＲＯ膜処理により透過水Ｗ２を製造する。この場合、単一の加圧ポンプで２段のＲＯ膜モジュールに圧送しようとすると、加圧ポンプのモータ容量が大きくなることを避けられない。しかしながら、ＲＯ膜モジュール間に中間タンク１１を設置し、且つＲＯ膜モジュール１０，１４毎に加圧ポンプ８，１２を装備することにより、加圧ポンプのモータ容量を減らすことができる。その結果、純水製造装置１を稼動させる際のポンプ電力が最小化される。

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。

第１実施形態では、ＥＤＩスタック１６（第４オプション機器ＯＰ４）の下流に貯留タンク１７を設けた構成について説明したが、これに限らず、ＲＯ膜モジュール７の下流側の直下に貯留タンク１７を設けた構成、すなわちＲＯ膜モジュール７と貯留タンク１７とを直結させた構成としてもよい。

第１及び第２実施形態では、フィードバック制御アルゴリズムとして、加圧ポンプ（５，８，１２）の駆動周波数を速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより演算する例について説明した。これに限らず、加圧ポンプ（５，８，１２）の駆動周波数を位置形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより演算してもよい。また、ＰＩＤアルゴリズムに限らず、Ｐアルゴリズム又はＰＩアルゴリズム等により駆動周波数を演算してもよい。

第１及び第２実施形態において、ＥＤＩスタック（電気脱イオンスタック）１６の代わりに、非再生型の混床式イオン交換塔を設けてもよい。この場合には、前段のＲＯ膜モジュールで分離された透過水をイオン交換樹脂床により脱イオン処理して脱イオン水を得ることができる。また、装置の運転開始直後において、水質が回復された脱イオン水を需要箇所へ供給することができる。また、イオン交換塔を用いることにより、透過水から脱イオン水を得るための処理に掛かる電力をほぼゼロにすることができる。

第１及び第２実施形態では、目標流量値を変更した場合において、透過水Ｗ２（前段透過水Ｗ２及び後段透過水Ｗ４）の回収率及び濃縮水Ｗ３（Ｗ５）の循環比が予め設定された値に保たれるように、濃縮水Ｗ３の排水流量及び循環流量を調節する例について説明した。これに限らず、目標流量値を変更した場合において、透過水Ｗ２（前段透過水Ｗ２及び後段透過水Ｗ４）の回収率が予め設定された値に保たれるように、濃縮水Ｗ３の排水流量のみを調整してもよいし、濃縮水Ｗ３の循環比が予め設定された値に保たれるように、濃縮水Ｗ３の循環流量のみを調節してもよい。すなわち、供給水Ｗ１の水質が良好であり、ファウリング原因物質やスケール原因物質の濃度が低い場合には、回収率及び循環比のいずれかの調整のみでファウリングの発生やスケールの析出を回避することができる。

第１及び第２実施形態では、需要箇所の使用水量を、貯留タンク１７の水位の増減により検出する例について説明した。これに限らず、貯留タンク１７から需要箇所までの接続配管に設けられた流量センサ、或いは需要箇所の機器に設けられた流量センサを利用して、需要箇所の使用水量を検出するように構成してもよい。

第１及び第２実施形態では、制御部（３０，３０Ａ）からインバータ（６，９，１３）への指令信号として電流値信号を出力する例について説明した。これに限らず、制御部（３０，３０Ａ）からインバータ（６，９，１３）への指令信号として電圧値信号（例えば、０〜１０Ｖ）を出力するように構成してもよい。

第１及び第２実施形態では、第１排水弁Ｖ３２〜第３排水弁Ｖ３４の開放数を選択することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、例えば、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１を分岐させずに、当該ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、制御部（３０，３０Ａ）から電流値信号を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。

また、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に比例制御弁を設けた構成において、ＲＯ濃縮水排出ラインＬ６１に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで測定された流量値を、制御部（３０，３０Ａ）にフィードバック値として入力することにより、濃縮水Ｗ３の実際の排水流量をより正確に制御することができる。

第１及び第２実施形態においては、原水Ｗ１１中に含まれる硬度成分を除去した軟水Ｗ１２を供給水Ｗ１とする例について説明した。これに限らず、原水Ｗ１１を除鉄除マンガン装置、砂濾過装置、精密濾過膜装置、限外濾過膜装置等により前処理した水を供給水Ｗ１としてもよい。なお、原水Ｗ１１としては、例えば、地下水や水道水等を用いることができる。

１，１Ａ 純水製造装置（水処理装置）
５，８，１２ 加圧ポンプ（ポンプ）
６，９，１３ インバータ
７ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
１０ 前段ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
１４ 後段ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
１６ ＥＤＩスタック
１７ 貯留タンク
３０，３０Ａ 制御部
１７１ 水位センサ（水位検出手段）
Ｖ３２〜Ｖ３４ 第１排水弁〜第３排水弁（排水手段）
ＦＭ１ 第１流量センサ（流量検出手段）
ＦＭ３ 第３流量センサ（流量検出手段）
ＴＥ１ 第１温度センサ（水温検出手段）
ＴＥ５ 第５温度センサ（水温検出手段）
Ｌ１ 供給水ライン
Ｌ２１ 透過水ライン
Ｗ１供給水
Ｗ２ 透過水、前段透過水
Ｗ４ 後段透過水
Ｗ３，Ｗ５，Ｗ７ 濃縮水
Ｗ６ 脱塩水

Claims (3)

1. 供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
   透過水の流量を検出する流量検出手段と、
   透過水を貯留する貯留タンクと、
   前記貯留タンク内の透過水の水位を検出する水位検出手段と、
   供給水の水温を検出する水温検出手段と、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出するポンプと、
   入力された指令信号に対応する駆動周波数を前記ポンプに出力するインバータと、
   前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記インバータに出力する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記水温検出手段の検出水温値が予め設定された水温値以下の場合にのみ、前記水位検出手段の検出水位値が大きくなるに従い、前記目標流量値を減少させ、
   前記水温検出手段の検出水温値に係わらず、前記水位検出手段の検出水位値が小さくなるに従い、前記目標流量値を増加させる、
   水処理装置。
2. 濃縮水の排水流量及び循環流量を調節可能な排水手段を備え、
   前記制御部は、前記目標流量値を変更した場合において、透過水の回収率及び濃縮水の循環比が予め設定された値に保たれるように、前記排水手段を制御する、
   請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記制御部は、前記水位検出手段の検出水位値が予め設定された下限水位値よりも小さくなり、前記逆浸透膜モジュールが高出力の運転状態となった場合には、透過水の回収率が予め設定された値よりも低くなるように、前記排水手段を制御する、
   請求項２に記載の水処理装置。

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