イオン交換装置
【課題】再生レベルを低く抑え、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が処理水中に混入することを抑制できるイオン交換装置を提供する。
【解決手段】原水Ｗ１を頂部配液部２４１へ配液しながら、底部集液部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Ｗ２を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液Ｗ４を頂部配液部２４１へ配液しながら、底部集液部２４２で集液することにより再生液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再生プロセスの再生液Ｗ４の流れ；及び、再生液Ｗ４を底部配液部２４２へ配液しながら、中間部集液部２４３で集液することにより再生液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再生プロセスの再生液Ｗ４の流れを切り換え可能なバルブ手段３と、処理水Ｗ２中の夾雑物を捕捉するストレーナ３３と、を備える。
【解決手段】原水Ｗ１を頂部配液部２４１へ配液しながら、底部集液部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Ｗ２を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液Ｗ４を頂部配液部２４１へ配液しながら、底部集液部２４２で集液することにより再生液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再生プロセスの再生液Ｗ４の流れ；及び、再生液Ｗ４を底部配液部２４２へ配液しながら、中間部集液部２４３で集液することにより再生液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再生プロセスの再生液Ｗ４の流れを切り換え可能なバルブ手段３と、処理水Ｗ２中の夾雑物を捕捉するストレーナ３３と、を備える。
【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】
硬水軟化装置においては、構造がシンプルであるという理由で並流再生を採用しているものが多い。しかしながら、並流再生は、水処理プロセス（水軟化プロセス）での硬度リークレベルが比較的高いため、処理水である軟水を使用するボイラ等の機器においてスケール障害が発生しやすい。そのため、高純度の処理水を得るために、再生レベル（イオン交換樹脂１リットルあたりの再生剤使用量）を高く設定する必要がある。
【０００４】
並流再生に対して、向流再生は、硬度リークレベルが低いため、処理水の純度の低下の課題を解消できる。しかしながら、向流再生を行うイオン交換装置においては、再生プロセス中にイオン交換樹脂床が流動しないように、イオン交換樹脂床を保持するために、各種の複雑な技術を必要とする。
【０００５】
これに対して、特許文献１、２に開示されたスプリット・フロー再生は、並流再生及び向流再生の課題を同時に解決できる。すなわち、スプリット・フロー再生を行うイオン交換装置によれば、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／２３７９６号
【特許文献２】特開２００８−５５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、スプリット・フロー再生を行うイオン交換装置では、イオン交換樹脂床の直径Ｄに対する深さＨの比率（Ｈ／Ｄ）が小さくなると、所期の採水量が得られないという現象がしばしば見られる。これは、イオン交換樹脂床内に設置した中間部集液部から径方向に離れた部分で、再生液が流れにくい部分が存在するからである。この問題を解決するため、本出願人は、先に国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００３１７９号において、並流再生と部分向流再生とからなる二段再生を行うイオン交換装置を提案した。
【０００８】
ところで、イオン交換装置においては、処理水の用途に、飲料水や食品加工用水が含まれる場合が多い。イオン交換樹脂は、使用初期においては十分な強度が保たれているが、使用期間が長くなると、酸化劣化などにより次第に強度が低下し、破砕することがある。そして、破砕したイオン交換樹脂が処理水中に混入すると、飲料水や食品の風味を損なったり、人体に対する安全性を損なったりするおそれがある。このため、イオン交換装置においては、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得るだけでなく、更に改良が望まれている。
【０００９】
本発明は、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ると共に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が処理水中に混入すること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】
【００１０】
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の頂部に設けられる頂部配液部と、前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部配液部と、前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部集液部と、前記イオン交換樹脂床の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部と、原水を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより原水の下降流を生成して、処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記イオン交換樹脂床の全体を再生させる第１再生プロセスの再生液の流れ；及び、再生液を前記底部配液部へ配液しながら、前記中間部集液部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記イオン交換樹脂床の下部を再生させる第２再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、前記水処理プロセス、前記第１再生プロセス及び前記第２再生プロセスを順に切り換えるように、前記バルブ手段を制御するバルブ制御手段と、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、前記処理水ラインに設けられ、処理水中の夾雑物を捕捉するストレーナと、を備えるイオン交換装置に関する。
【００１１】
また、前記ストレーナは、前記バルブ手段の内部に設けられることが好ましい。
【００１２】
また、前記バルブ制御手段は、前記第１再生プロセス及び／又は前記第２再生プロセスの実施に基づいて、前記バルブ手段を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記バルブ制御手段は、前記ストレーナを通過する処理水の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、前記バルブ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、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ると共に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が処理水中に混入すること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】再生プロセス及び押出プロセスの詳細なフローチャートである。
【図４】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５】（Ａ）〜（Ｄ）は、各プロセスにおける流体の流れを示す図である。
【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、再生プロセス及び押出プロセスの詳細なフローチャートである。図４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。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、各プロセスにおける流体の流れを示す図である。
【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、バルブ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、バルブ制御手段を含む制御部５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、ケイ石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、少なくとも、原水Ｗ１を圧力タンク２の頂部スクリーン（頂部配液部）２４１へ配液しながら、底部スクリーン（底部集液部）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（頂部配液部）２４１へ配液しながら、底部スクリーン（底部集液部）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（底部集液部）２４２へ配液しながら、中間部集液部（中間部）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。中間部スクリーン２４３による集水位置は、中間部スクリーン２４３における開孔のうち、最も下側の開孔と定義する。
【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】
制御部５は、ＣＰＵ及びメモリを含んで構成される。制御部５は、後述する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。メモリには、本実施形態の硬水軟化装置１の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。この制御プログラムは、例えば、硬水軟化装置１における水処理プロセスの流路と再生プロセスの流路とを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。詳細には、制御部５は、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６を順に切り換えるように、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。
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、制御部５へ入力される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。第１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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、制御部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、接線式流量センサや軸流式流量センサを利用することができる。また、塩水流量計６２は、単一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を２個使用してもよい。この場合、前記接線式流量センサ及び前記軸流式流量センサ以外にも、カルマン渦式流量センサや電磁式流量センサ等を利用することができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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、後述する再生プロセス及び押出プロセスにおいて、再生液である塩水Ｗ４又は原水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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）原水Ｗ１の供給を待機する（水処理）待機プロセス
【００４７】
プロセス制御バルブ３における各弁３１１〜３１８の開閉は、図４に示すように、プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０毎に、制御部５により制御される。その結果、図５に示すように、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。
【００４８】
図５に示す流体の流れが生成される結果、頂部スクリーン２４１は、配液部又は集液部として機能する。すなわち、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６、第２押出プロセスＳＴ７及びリンス・プロセスＳＴ８では、頂部スクリーン２４１は、配液部（頂部配液部）として機能する。また、逆洗浄プロセスＳＴ３では、頂部スクリーン２４１は、集液部として機能する。
【００４９】
底部スクリーン２４２は、配液部又は集液部として機能する。すなわち、逆洗浄プロセスＳＴ３、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７では、底部スクリーン２４２は、配液部（底部配液部）として機能する。また、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５及びリンス・プロセスＳＴ８では、底部スクリーン２４２は、集液部（底部集液部）として機能する。
【００５０】
中間部スクリーン２４３は、集液部としてのみ機能する。すなわち、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７において、中間部スクリーン２４３は、集液部（中間部集液部）として機能する。
【００５１】
制御部５のメモリに記憶された制御プログラムは、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７からなる二段再生を実施するように、プロセス制御バルブ３を制御する。図５に示すように、第１再生プロセスＳＴ４では、再生液としての塩水Ｗ４を、頂部スクリーン２４１を介してイオン交換樹脂床２１１の頂部へ配液しながら、底部スクリーン２４２を介してイオン交換樹脂床２１１の底部で集液することにより塩水Ｗ４の下降流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の全体を再生させる。
【００５２】
第２再生プロセスＳＴ６では、再生液としての塩水Ｗ４を、頂部スクリーン２４１を介してイオン交換樹脂床２１１の頂部へ配液しながら、中間部スクリーン２４３を介してイオン交換樹脂床２１１の中間部で集液することにより塩水Ｗ４の下昇流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の上部を再生させる。更に、第２再生プロセスＳＴ６では、再生液としての塩水Ｗ４を、底部スクリーン２４２を介してイオン交換樹脂床２１１の底部へ配液しながら、中間部スクリーン２４３を介してイオン交換樹脂床２１１の中間部で集液することにより塩水Ｗ４の上昇流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の下部を再生させる。
【００５３】
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。以下では、水処理プロセスＳＴ１、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２、第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６の動作を中心に説明する。
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。
【００５４】
〔水処理プロセスＳＴ１〕
制御部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４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。
【００５５】
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。
【００５６】
〔ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２〕
制御部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４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。
【００５７】
〔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１、２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。
【００５８】
〔再生プロセス：第１再生プロセスＳＴ４〕
制御部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４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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、図３に示すように、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（図３のプロセスＳＴ４２参照）。
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）
【００６２】
〔再生プロセス：第１押出プロセスＳＴ５〕
制御部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４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。
【００６３】
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。
【００６４】
〔再生プロセス：第２再生プロセスＳＴ６〕
制御部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４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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
図３に示すように、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（図３のプロセスＳＴ６２参照）。
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。
【００７０】
〔再生プロセス：第２押出プロセスＳＴ７〕
制御部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４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、原水Ｗ１を頂部スクリーン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、軟水Ｗ２を製造する水処理プロセスＳＴ１の水の流れ；塩水Ｗ４を頂部スクリーン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プロセス制御バルブ３を備える。そのため、本実施形態によれば、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ることができる。
【００７５】
また、本実施形態の硬水軟化装置１は、軟水ラインＬ２を流通する軟水Ｗ２における夾雑物を捕捉する軟水ストレーナ３３を備える。そのため、本実施形態によれば、需要箇所へ供給される軟水Ｗ２中に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が混入することを抑制することができる。
【００７６】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の内部に設けられる。そのため、本実施形態によれば、軟水ストレーナ３３の自動洗浄が容易に可能であり、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
【００７７】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、制御部５は、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６の実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態によれば、軟水ストレーナ３３の洗浄プロセス（ＳＴ２）を、再生プロセスに連動させて実施することができる。
【００７８】
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２再生プロセスＳＴ６において、底部スクリーン２４２から中間部スクリーン２４３への上昇流と共に、頂部スクリーン２４１から中間部スクリーン２４３への下降流を生成しているが、頂部スクリーン２４１から中間部スクリーン２４３への下降流は、必ずしも必要ない。すなわち、第２再生プロセスＳＴ６では、イオン交換樹脂床２１１の下部に対して、部分向流再生が行われさえすればよい。
【００７９】
前述の実施形態においては、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の内部に位置する軟水ラインＬ２に設けられているが、これに制限されない。例えば、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の外部であって、軟水ラインＬ２の途中に設けることができる。この場合、軟水ストレーナ３３のメンテナンス（交換、非自動的な洗浄）が容易である。
【００８０】
軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の外部における軟水ラインＬ２に設けられた手動バイパス用の弁（図示せず）に、内蔵させることができる。この場合、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
また、軟水ストレーナ３３は、第１集配液管２３１に内蔵させることができる。この場合、軟水ストレーナ３３の自動洗浄が可能であると共に、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
【００８１】
前述の実施形態においては、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、逆洗浄プロセスＳＴ３の前に実施しているが、これに制限されない。バルブ制御手段としての制御部５は、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８、その他のプロセスの実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御することができる。
例えば、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６、第２押出プロセスＳＴ７、リンス・プロセスＳＴ８、補水プロセスＳＴ９、待機プロセスＳＴ１０又は水処理プロセスＳＴ１のいずれかのプロセスの前に実施することができる。
【００８２】
前述の実施形態においては、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、各プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０の１サイクルにおいて毎回実施しているが、これに制限されない。例えば、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８を所定回数実施する度に、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施することもできる（必ずしも、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を毎回実施する必要はない。）。
【００８３】
前述の実施形態においては、バルブ制御手段としての制御部５は、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８の実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御しているが、これに制限されない。バルブ制御手段としての制御部５は、軟水ストレーナ３３を通過する処理水（軟水Ｗ２）の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御することができる。
【００８４】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の積算流通量に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２のどこかに（軟水ストレーナ３３の近傍の下流側が好ましい）、軟水Ｗ２の積算流量計を設け、この積算流量計により測定された積算流通量の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された積算流通量に基づいて（例えば、積算流通量が所定量以上になったら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８５】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の積算流通時間に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２のどこかに（軟水ストレーナ３３の近傍の下流側が好ましい）、軟水Ｗ２のフロースイッチを設け、このフロースイッチにより測定された積算流通時間の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された積算流通時間に基づいて（例えば、積算流通時間が所定時間以上になったら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８６】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の圧力損失の変化に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２における軟水ストレーナ３３の上流側及び下流側の両方に（軟水ストレーナ３３の近傍が好ましい）、それぞれ軟水Ｗ２の圧力計を設け、これらの圧力計により測定されたそれぞれの圧力の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された圧力の差（圧力損失）に基づいて（例えば、所定流量（例えば２０Ｌ／ｍｉｎ）における圧力損失が所定値以上上昇したら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８７】
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】
【００８８】
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（バルブ手段）
４ 塩水Ｗ４（再生液タンク）
５ 制御部（バルブ制御手段）
３３ 軟水ストレーナ（ストレーナ）
２１１ イオン交換樹脂床
２４１ 頂部スクリーン（頂部配液部）
２４２ 底部スクリーン（底部配液部、底部集液部）
２４３ 中間部スクリーン（中間部集液部）
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）
【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】
硬水軟化装置においては、構造がシンプルであるという理由で並流再生を採用しているものが多い。しかしながら、並流再生は、水処理プロセス（水軟化プロセス）での硬度リークレベルが比較的高いため、処理水である軟水を使用するボイラ等の機器においてスケール障害が発生しやすい。そのため、高純度の処理水を得るために、再生レベル（イオン交換樹脂１リットルあたりの再生剤使用量）を高く設定する必要がある。
【０００４】
並流再生に対して、向流再生は、硬度リークレベルが低いため、処理水の純度の低下の課題を解消できる。しかしながら、向流再生を行うイオン交換装置においては、再生プロセス中にイオン交換樹脂床が流動しないように、イオン交換樹脂床を保持するために、各種の複雑な技術を必要とする。
【０００５】
これに対して、特許文献１、２に開示されたスプリット・フロー再生は、並流再生及び向流再生の課題を同時に解決できる。すなわち、スプリット・フロー再生を行うイオン交換装置によれば、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／２３７９６号
【特許文献２】特開２００８−５５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、スプリット・フロー再生を行うイオン交換装置では、イオン交換樹脂床の直径Ｄに対する深さＨの比率（Ｈ／Ｄ）が小さくなると、所期の採水量が得られないという現象がしばしば見られる。これは、イオン交換樹脂床内に設置した中間部集液部から径方向に離れた部分で、再生液が流れにくい部分が存在するからである。この問題を解決するため、本出願人は、先に国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００３１７９号において、並流再生と部分向流再生とからなる二段再生を行うイオン交換装置を提案した。
【０００８】
ところで、イオン交換装置においては、処理水の用途に、飲料水や食品加工用水が含まれる場合が多い。イオン交換樹脂は、使用初期においては十分な強度が保たれているが、使用期間が長くなると、酸化劣化などにより次第に強度が低下し、破砕することがある。そして、破砕したイオン交換樹脂が処理水中に混入すると、飲料水や食品の風味を損なったり、人体に対する安全性を損なったりするおそれがある。このため、イオン交換装置においては、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得るだけでなく、更に改良が望まれている。
【０００９】
本発明は、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ると共に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が処理水中に混入すること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】
【００１０】
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の頂部に設けられる頂部配液部と、前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部配液部と、前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部集液部と、前記イオン交換樹脂床の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部と、原水を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより原水の下降流を生成して、処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記イオン交換樹脂床の全体を再生させる第１再生プロセスの再生液の流れ；及び、再生液を前記底部配液部へ配液しながら、前記中間部集液部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記イオン交換樹脂床の下部を再生させる第２再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、前記水処理プロセス、前記第１再生プロセス及び前記第２再生プロセスを順に切り換えるように、前記バルブ手段を制御するバルブ制御手段と、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、前記処理水ラインに設けられ、処理水中の夾雑物を捕捉するストレーナと、を備えるイオン交換装置に関する。
【００１１】
また、前記ストレーナは、前記バルブ手段の内部に設けられることが好ましい。
【００１２】
また、前記バルブ制御手段は、前記第１再生プロセス及び／又は前記第２再生プロセスの実施に基づいて、前記バルブ手段を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記バルブ制御手段は、前記ストレーナを通過する処理水の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、前記バルブ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、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ると共に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が処理水中に混入すること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】再生プロセス及び押出プロセスの詳細なフローチャートである。
【図４】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５】（Ａ）〜（Ｄ）は、各プロセスにおける流体の流れを示す図である。
【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、再生プロセス及び押出プロセスの詳細なフローチャートである。図４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。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、各プロセスにおける流体の流れを示す図である。
【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、バルブ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、バルブ制御手段を含む制御部５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、ケイ石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、少なくとも、原水Ｗ１を圧力タンク２の頂部スクリーン（頂部配液部）２４１へ配液しながら、底部スクリーン（底部集液部）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（頂部配液部）２４１へ配液しながら、底部スクリーン（底部集液部）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（底部集液部）２４２へ配液しながら、中間部集液部（中間部）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。中間部スクリーン２４３による集水位置は、中間部スクリーン２４３における開孔のうち、最も下側の開孔と定義する。
【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】
制御部５は、ＣＰＵ及びメモリを含んで構成される。制御部５は、後述する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。メモリには、本実施形態の硬水軟化装置１の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。この制御プログラムは、例えば、硬水軟化装置１における水処理プロセスの流路と再生プロセスの流路とを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。詳細には、制御部５は、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６を順に切り換えるように、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。
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、制御部５へ入力される。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。第１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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、制御部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、接線式流量センサや軸流式流量センサを利用することができる。また、塩水流量計６２は、単一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を２個使用してもよい。この場合、前記接線式流量センサ及び前記軸流式流量センサ以外にも、カルマン渦式流量センサや電磁式流量センサ等を利用することができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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、後述する再生プロセス及び押出プロセスにおいて、再生液である塩水Ｗ４又は原水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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）原水Ｗ１の供給を待機する（水処理）待機プロセス
【００４７】
プロセス制御バルブ３における各弁３１１〜３１８の開閉は、図４に示すように、プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０毎に、制御部５により制御される。その結果、図５に示すように、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。
【００４８】
図５に示す流体の流れが生成される結果、頂部スクリーン２４１は、配液部又は集液部として機能する。すなわち、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６、第２押出プロセスＳＴ７及びリンス・プロセスＳＴ８では、頂部スクリーン２４１は、配液部（頂部配液部）として機能する。また、逆洗浄プロセスＳＴ３では、頂部スクリーン２４１は、集液部として機能する。
【００４９】
底部スクリーン２４２は、配液部又は集液部として機能する。すなわち、逆洗浄プロセスＳＴ３、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７では、底部スクリーン２４２は、配液部（底部配液部）として機能する。また、水処理プロセスＳＴ１、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５及びリンス・プロセスＳＴ８では、底部スクリーン２４２は、集液部（底部集液部）として機能する。
【００５０】
中間部スクリーン２４３は、集液部としてのみ機能する。すなわち、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７において、中間部スクリーン２４３は、集液部（中間部集液部）として機能する。
【００５１】
制御部５のメモリに記憶された制御プログラムは、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６及び第２押出プロセスＳＴ７からなる二段再生を実施するように、プロセス制御バルブ３を制御する。図５に示すように、第１再生プロセスＳＴ４では、再生液としての塩水Ｗ４を、頂部スクリーン２４１を介してイオン交換樹脂床２１１の頂部へ配液しながら、底部スクリーン２４２を介してイオン交換樹脂床２１１の底部で集液することにより塩水Ｗ４の下降流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の全体を再生させる。
【００５２】
第２再生プロセスＳＴ６では、再生液としての塩水Ｗ４を、頂部スクリーン２４１を介してイオン交換樹脂床２１１の頂部へ配液しながら、中間部スクリーン２４３を介してイオン交換樹脂床２１１の中間部で集液することにより塩水Ｗ４の下昇流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の上部を再生させる。更に、第２再生プロセスＳＴ６では、再生液としての塩水Ｗ４を、底部スクリーン２４２を介してイオン交換樹脂床２１１の底部へ配液しながら、中間部スクリーン２４３を介してイオン交換樹脂床２１１の中間部で集液することにより塩水Ｗ４の上昇流を生成し、イオン交換樹脂床２１１の下部を再生させる。
【００５３】
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。以下では、水処理プロセスＳＴ１、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２、第１再生プロセスＳＴ４及び第２再生プロセスＳＴ６の動作を中心に説明する。
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。
【００５４】
〔水処理プロセスＳＴ１〕
制御部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４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。
【００５５】
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。
【００５６】
〔ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２〕
制御部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４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。
【００５７】
〔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１、２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。
【００５８】
〔再生プロセス：第１再生プロセスＳＴ４〕
制御部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４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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、図３に示すように、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（図３のプロセスＳＴ４２参照）。
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）
【００６２】
〔再生プロセス：第１押出プロセスＳＴ５〕
制御部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４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。
【００６３】
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。
【００６４】
〔再生プロセス：第２再生プロセスＳＴ６〕
制御部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４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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
図３に示すように、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（図３のプロセスＳＴ６２参照）。
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。
【００７０】
〔再生プロセス：第２押出プロセスＳＴ７〕
制御部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４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、原水Ｗ１を頂部スクリーン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、軟水Ｗ２を製造する水処理プロセスＳＴ１の水の流れ；塩水Ｗ４を頂部スクリーン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プロセス制御バルブ３を備える。そのため、本実施形態によれば、再生レベルを低く抑えつつ、高純度の処理水を実用的な採水量の範囲で得ることができる。
【００７５】
また、本実施形態の硬水軟化装置１は、軟水ラインＬ２を流通する軟水Ｗ２における夾雑物を捕捉する軟水ストレーナ３３を備える。そのため、本実施形態によれば、需要箇所へ供給される軟水Ｗ２中に、破砕したイオン交換樹脂等の夾雑物が混入することを抑制することができる。
【００７６】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の内部に設けられる。そのため、本実施形態によれば、軟水ストレーナ３３の自動洗浄が容易に可能であり、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
【００７７】
また、本実施形態の硬水軟化装置１においては、制御部５は、第１再生プロセスＳＴ４及び／又は第２再生プロセスＳＴ６の実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態によれば、軟水ストレーナ３３の洗浄プロセス（ＳＴ２）を、再生プロセスに連動させて実施することができる。
【００７８】
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２再生プロセスＳＴ６において、底部スクリーン２４２から中間部スクリーン２４３への上昇流と共に、頂部スクリーン２４１から中間部スクリーン２４３への下降流を生成しているが、頂部スクリーン２４１から中間部スクリーン２４３への下降流は、必ずしも必要ない。すなわち、第２再生プロセスＳＴ６では、イオン交換樹脂床２１１の下部に対して、部分向流再生が行われさえすればよい。
【００７９】
前述の実施形態においては、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の内部に位置する軟水ラインＬ２に設けられているが、これに制限されない。例えば、軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の外部であって、軟水ラインＬ２の途中に設けることができる。この場合、軟水ストレーナ３３のメンテナンス（交換、非自動的な洗浄）が容易である。
【００８０】
軟水ストレーナ３３は、プロセス制御バルブ３の外部における軟水ラインＬ２に設けられた手動バイパス用の弁（図示せず）に、内蔵させることができる。この場合、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
また、軟水ストレーナ３３は、第１集配液管２３１に内蔵させることができる。この場合、軟水ストレーナ３３の自動洗浄が可能であると共に、軟水ストレーナ３３に関して省スペース化を図ることができる。
【００８１】
前述の実施形態においては、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、逆洗浄プロセスＳＴ３の前に実施しているが、これに制限されない。バルブ制御手段としての制御部５は、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８、その他のプロセスの実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御することができる。
例えば、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、第１再生プロセスＳＴ４、第１押出プロセスＳＴ５、第２再生プロセスＳＴ６、第２押出プロセスＳＴ７、リンス・プロセスＳＴ８、補水プロセスＳＴ９、待機プロセスＳＴ１０又は水処理プロセスＳＴ１のいずれかのプロセスの前に実施することができる。
【００８２】
前述の実施形態においては、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、各プロセスＳＴ１〜ＳＴ１０の１サイクルにおいて毎回実施しているが、これに制限されない。例えば、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８を所定回数実施する度に、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施することもできる（必ずしも、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を毎回実施する必要はない。）。
【００８３】
前述の実施形態においては、バルブ制御手段としての制御部５は、再生プロセスＳＴ３〜ＳＴ８の実施に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御しているが、これに制限されない。バルブ制御手段としての制御部５は、軟水ストレーナ３３を通過する処理水（軟水Ｗ２）の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、プロセス制御バルブ３を制御することができる。
【００８４】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の積算流通量に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２のどこかに（軟水ストレーナ３３の近傍の下流側が好ましい）、軟水Ｗ２の積算流量計を設け、この積算流量計により測定された積算流通量の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された積算流通量に基づいて（例えば、積算流通量が所定量以上になったら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８５】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の積算流通時間に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２のどこかに（軟水ストレーナ３３の近傍の下流側が好ましい）、軟水Ｗ２のフロースイッチを設け、このフロースイッチにより測定された積算流通時間の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された積算流通時間に基づいて（例えば、積算流通時間が所定時間以上になったら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８６】
軟水ストレーナ３３を通過する軟水Ｗ２の圧力損失の変化に基づく場合には、例えば、軟水ラインＬ２における軟水ストレーナ３３の上流側及び下流側の両方に（軟水ストレーナ３３の近傍が好ましい）、それぞれ軟水Ｗ２の圧力計を設け、これらの圧力計により測定されたそれぞれの圧力の信号を制御部５に出力するように構成する。制御部５は、入力された圧力の差（圧力損失）に基づいて（例えば、所定流量（例えば２０Ｌ／ｍｉｎ）における圧力損失が所定値以上上昇したら）、ストレーナ洗浄プロセスＳＴ２を実施する。
【００８７】
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】
【００８８】
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（バルブ手段）
４ 塩水Ｗ４（再生液タンク）
５ 制御部（バルブ制御手段）
３３ 軟水ストレーナ（ストレーナ）
２１１ イオン交換樹脂床
２４１ 頂部スクリーン（頂部配液部）
２４２ 底部スクリーン（底部配液部、底部集液部）
２４３ 中間部スクリーン（中間部集液部）
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）
【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の頂部に設けられる頂部配液部と、
前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部配液部と、
前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部集液部と、
前記イオン交換樹脂床の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部と、
原水を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより原水の下降流を生成して、処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記イオン交換樹脂床の全体を再生させる第１再生プロセスの再生液の流れ；及び、再生液を前記底部配液部へ配液しながら、前記中間部集液部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記イオン交換樹脂床の下部を再生させる第２再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、
前記水処理プロセス、前記第１再生プロセス及び前記第２再生プロセスを順に切り換えるように、前記バルブ手段を制御するバルブ制御手段と、
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、
前記処理水ラインに設けられ、処理水中の夾雑物を捕捉するストレーナと、
を備える
イオン交換装置。
【請求項２】
前記ストレーナは、前記バルブ手段の内部に設けられる
請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項３】
前記バルブ制御手段は、前記第１再生プロセス及び／又は前記第２再生プロセスの実施に基づいて、前記バルブ手段を制御する
請求項１又は２に記載のイオン交換装置。
【請求項４】
前記バルブ制御手段は、前記ストレーナを通過する処理水の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、前記バルブ手段を制御する
請求項１又は２に記載のイオン交換装置。
【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の頂部に設けられる頂部配液部と、
前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部配液部と、
前記イオン交換樹脂床の底部に設けられる底部集液部と、
前記イオン交換樹脂床の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部と、
原水を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより原水の下降流を生成して、処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；再生液を前記頂部配液部へ配液しながら、前記底部集液部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記イオン交換樹脂床の全体を再生させる第１再生プロセスの再生液の流れ；及び、再生液を前記底部配液部へ配液しながら、前記中間部集液部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記イオン交換樹脂床の下部を再生させる第２再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、
前記水処理プロセス、前記第１再生プロセス及び前記第２再生プロセスを順に切り換えるように、前記バルブ手段を制御するバルブ制御手段と、
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、
前記処理水ラインに設けられ、処理水中の夾雑物を捕捉するストレーナと、
を備える
イオン交換装置。
【請求項２】
前記ストレーナは、前記バルブ手段の内部に設けられる
請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項３】
前記バルブ制御手段は、前記第１再生プロセス及び／又は前記第２再生プロセスの実施に基づいて、前記バルブ手段を制御する
請求項１又は２に記載のイオン交換装置。
【請求項４】
前記バルブ制御手段は、前記ストレーナを通過する処理水の積算流通量、積算流通時間及び圧力損失の変化のうちのいずれか１つ以上に基づいて、前記バルブ手段を制御する
請求項１又は２に記載のイオン交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４３６６３（Ｐ２０１２−１４３６６３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８１（Ｐ２０１１−１３８１）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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