イオン交換装置
【課題】衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、運転コストを一層低減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に原水Ｗ１を導入することにより処理水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は処理水Ｗ２の流通の有無を検知可能な流通検知部６１と、水処理モードにおいて流通検知部６１により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段５２と、第１タイマ手段５２により第１所定時間Ｔ３に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するように流通手段３を制御する流通制御手段５１と、を備える。
【解決手段】圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は処理水Ｗ２の流通の有無を検知可能な流通検知部６１と、水処理モードにおいて流通検知部６１により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段５２と、第１タイマ手段５２により第１所定時間Ｔ３に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するように流通手段３を制御する流通制御手段５１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。イオン交換装置は、一般的に、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクを備えている。
【０００３】
イオン交換装置においては、流路の切り換え状態を、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、圧力タンクに洗浄液を導入することにより圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、に切り換えることができるものが知られている。この水処理モードで行われる水処理プロセスでは、通水が長時間実行されない場合に、圧力タンク内に滞留水が長時間存在することにより、雑菌が繁殖しやすくなる。
【０００４】
これに対して、例えば、特許文献１には、水処理プロセスにおいて通水流路における原水や軟水の流れが所定時間以上ない場合に、洗浄モードで行われる洗浄プロセスを実行するイオン交換装置が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載のイオン交換装置においては、水処理プロセスで長期間通水が行われない場合に、所定時間毎に洗浄プロセスが実行されることとなるため、排出される洗浄液量が増大して、イオン交換装置の運転コストが増加することになる。
【０００５】
運転コストを低減することができるイオン交換装置として、例えば、特許文献２には、予め設定可能な時刻又は時間帯に合わせて、待機モードで行われる待機プロセスへ移行するイオン交換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４６３７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のイオン交換装置においては、予め設定可能な時刻又は時間帯に合わせて、水処理プロセスから待機プロセスへ移行することにより、洗浄頻度を減らして運転コストを低減できるとされている。しかしながら、運転コストを更に低減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、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、運転コストを一層低減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、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第１所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
【００１０】
また、本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第２所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御し；また、前記水処理モードから前記洗浄モードへの移行回数が所定回数に達した以降は、前記第１タイマ手段による計時時間が第３所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
【００１１】
また、前記第１タイマ手段による計時中に、前記流通検知部により前記流通が有ることの検知に基づいて、前記圧力タンクへの原水又は処理水の積算流通量を計測する積算流通量計測手段を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量未満の場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御し；また、前記第１タイマ手段による計時時間が前記第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量以上の場合には、前記水処理モードを維持するように前記流通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、前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続し、該原水ライン及び該処理水ラインを連通可能なバイパス手段とを備え、前記流通制御手段は、前記水処理モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通しないように前記バイパス手段を制御し；また、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通するように前記バイパス手段を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記流通検知部は、前記バイパス手段と前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、又は前記バイパス手段と前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインに設けられ、前記流通制御手段は、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行し且つ前記流通検知部により原水の流通が検知された場合には、前記待機モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御することが好ましい。
【００１４】
また、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ手段及び／又は前記圧力タンクの内部の温度を計測する温度計測手段を更に備え、前記流通制御手段は、前記第２タイマ手段による計時結果及び／又は前記温度計測手段による計測結果に基づいて、前記洗浄モードで供給する洗浄液の量を設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、運転コストを一層低減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】
【００１６】
【図１】本発明のイオン交換装置の第１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】第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。
【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】第１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。
【図５】第１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。
【図６】本発明のイオン交換装置の第２実施形態としての硬水軟化装置１Ａの全体構成図である。
【図７】第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。
【図８】第２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。
【図９Ａ】第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】第２実施形態の硬水軟化装置１Ａ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】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明のイオン交換装置の第１実施形態の硬水軟化装置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第１実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、流通手段としてのプロセス制御バルブ３と、塩水タンク４と、流通制御手段としてのバルブ制御部５１を含む制御装置５と、を備えて構成される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。つまり、原水ラインＬ１は、第１蓋流路２２１を介して圧力タンク２に接続されている。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。つまり、軟水ラインＬ２は、第２蓋流路２２２を介して圧力タンク２に接続されている。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。
【００２９】
詳細については後述するが、制御装置５は、後述する原水流量計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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、原水流量計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。
【００３３】
原水流量計６１は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。原水流量計６１は、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通の有無及び原水Ｗ１の流通量を検出する。これにより、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は処理水としての軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能である。また、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２（処理水）の流通量を、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の流量パルスにより検知可能である。原水流量計６１からの検出信号は、制御装置５へ入力される。原水流量計６１は、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。
【００３４】
軟水ラインＬ２は、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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
バイパスラインＬ６の途中には、バイパス弁３１３が設けられる。バイパスラインＬ６及びバイパス弁３１３は、原水ラインＬ１と軟水ラインＬ２を連通可能なバイパス手段として機能する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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又は押出水である原水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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、硬水軟化装置１が有する運転モード及び運転モードにおいて実行されるプロセスについて図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。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。
【００４９】
硬水軟化装置１は、運転モードとして、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水としての軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液としての塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、原水Ｗ１を塩水タンク４へ補給する補水モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する。
これら各運転モード間及び運転モードにおいて実行されるプロセスにおける流体の流れは、プロセス制御バルブ３によって以下のように制御される。
【００５０】
プロセス制御バルブ３は、図２に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件（イベント）に基づいて切り換えられる。図２中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５ａ、Ｅ７、Ｅ８を示す。
イベントＥ１は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、軟水Ｗ２の積算採水量（積算使用量）が所定の設定量Ｑ１に達した場合、原水Ｗ１の積算通水時間が所定の設定時間Ｔ１に達した場合等を挙げることができる。
イベントＥ２は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、逆洗浄プロセスＳＴ３から第２押出プロセスＳＴ７までを完了した場合を挙げることができる。
イベントＥ３は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、且つ、圧力タンク２の内部における洗浄液の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ４は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量が所定の設定量Ｑ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ５ａは、水処理モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第１所定時間としての設定時間Ｔ３に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ７は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが待機モードであり、且つ、圧力タンク２の内部における洗浄液の流通積算時間が所定の設定時間Ｔ４に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ８は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通ありの連続検知時間が所定の設定時間Ｔ５に達した場合を挙げることができる。
【００５１】
プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいて以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を実施する。
（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）洗浄液としての原水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）洗浄液（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、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄プロセス（リンスプロセス又は滞留水排出プロセス）
（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
【００５２】
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、再生モードにおいて、逆洗浄プロセスＳＴ３の前には、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ＳＴ２が設けられている。このストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、説明の便宜上、図２には記載せず、図３のみに記載してある。また、この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（図示せず）が設けられている。
【００５３】
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置１の主要な制御（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。
【００５４】
〔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。
【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。
【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。
【００５８】
〔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。
【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、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）
【００６２】
〔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。
【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。
【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。
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。
【００７０】
〔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。
【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。
以上の再生モードにおいて、再生液としての塩水Ｗ４及び押出水としての原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄液としても機能する。
【００７４】
〔洗浄プロセスＳＴ８〕
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ＳＴ８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、イオン交換樹脂床２１１を洗浄する。つまり、原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄液として機能する。原水Ｗ１の硬度成分は、原水Ｗ１がイオン交換樹脂床２１１を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水Ｗ１は、軟水化される。
【００７５】
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、第６塩水ラインＬ４６、第４塩水ラインＬ４４、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、排水Ｗ５として系外へ排出される。
【００７６】
本明細書においては、この洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが再生モードである場合には、洗浄プロセスＳＴ８を「リンスプロセス」と称し、洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである場合には、「滞留水排出プロセス」と称することとする。
【００７７】
〔補水プロセスＳＴ９〕
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ＳＴ９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、補給水として、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からの補給水は、第１塩水ラインＬ４１を介して塩水タンク４の内部へ供給される。
【００７８】
〔待機プロセスＳＴ１０〕
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ＳＴ１０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、接続部Ｊ１１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。また、圧力タンク２内には、原水Ｗ１等の流体は導入されない。
【００７９】
次に、図４を参照して、第１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、第１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、第１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。
【００８０】
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、原水流量計６１に電気的に接続され、原水流量計６１により検出された原水流量情報を受信する。また、制御装置５は、塩水流量計６２に電気的に接続され、塩水流量計６２により検出された塩水流量情報を受信する。
【００８１】
また、制御装置５は、流通制御手段としてのバルブ制御部５１と、第１タイマ手段としての第１タイマ部５２と、第２タイマ手段としての第２タイマ部５３と、計時判定部５４と、積算流通量計測手段としての積算流通量計測部５５と、積算流通量判定部５６と、メモリ部５９とを含んで構成される。
第１タイマ部５２は、水処理モードにおいて原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が無いことを検知すると計時を開始する。
計時判定部５４は、第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判定する。第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第３設定時間Ｔ３は、１２時間に設定される。
また、計時判定部５４は、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したか否かを判定する。第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するための時間である。例えば、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、１２時間に設定される。なお、第１所定時間及び第４所定時間は、通常、同じ時間に設定すればよいが、異なる時間に設定することもできる。
第２タイマ部５３は、プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する。
【００８２】
積算流通量計測部５５は、第１タイマ部５２による計時中に、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通量に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測する。ここでは、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通量を、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の流量パルスにより検知する。
積算流通量判定部５６は、積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が、圧力タンク２の保有水量未満か、又は、圧力タンク２の保有水量以上かを判定する。
なお、圧力タンク２の保有水量［Ｌ］は、例えば、圧力タンク２の容積［Ｌ］、イオン交換樹脂床２１１の容積［Ｌ−Ｒ］、及びイオン交換樹脂床２１１の空隙率から、以下の関係式を用いて計算することができる。
保有水量＝圧力タンク容積−イオン交換樹脂床容積×（１−空隙率） ・・・ （２）
【００８３】
バルブ制御部５１は、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード及び補水モードを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。具体的には、バルブ制御部５１は、運転モードが、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード又は補水モードになるように、原水通水弁３１１、軟水通水弁３１２、バイパス弁３１３、エゼクタ弁３１４、第３排水弁３１５、第２排水弁３１６、第１排水弁３１７及び塩水弁３１８を切り換える。
【００８４】
バルブ制御部５１は、水処理モードにおいて第１タイマ部５２による計時時間が第１所定時間としての第３設定時間Ｔ３に達した場合に、水処理モードから待機モードへ移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８５】
また、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通しないようにバイパス弁３１３を制御する。また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通するようにバイパス弁３１３を制御する。
【００８６】
また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し且つ原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。
また、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液としての原水Ｗ１の量を設定する。
【００８７】
また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第４所定時間としての第６設定時間Ｔ６に達したと計時判定部５４により判定され、且つ積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第４所定時間としての第６設定時間Ｔ６に達したと計時判定部５４により判定され、且つ積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。
【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、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて設定される洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量、第３設定時間Ｔ３、第６設定時間Ｔ６）、記憶テーブル（例えば、第２タイマ部５３により計時された時間に対応する洗浄液の量）等を記憶する。
【００８９】
次に、第１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、第１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。
第１実施形態では、プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードに切り換えられ、水処理プロセスを実行中の処理フローについて説明する。従来の硬水軟化装置１においては、一般的に、水処理プロセスで長時間通水が行われない場合に、圧力タンク２内に滞留水が長時間存在するため、所定時間毎に洗浄プロセスが実行される制御が行われる。一方、第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、通水の無い状態で所定時間が経過すると、待機モードに移行して需要箇所での水の使用を監視し、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスを実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。また、第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、少量の通水が断続的に繰り返されている状態で所定時間が経過すると、圧力タンク２内の水の入れ替わり状況に応じて洗浄プロセスを選択的に実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００９０】
図５に示すように、ステップＳＴ１０１において、計時判定部５４は、メモリ部５９から第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）及び第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）を読み込む。
第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第３設定時間Ｔ３は、１２時間に設定される。第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するための時間である。例えば、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、１２時間に設定される。
【００９１】
ステップＳＴ１０２において、原水流量計６１は、水処理モードで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、原水流量計６１は、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。原水流量計６１は、原水ラインＬ１に流通する原水Ｗ１の流通の有無を検知することで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を間接的に検知する。
原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０３へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０２を繰り返す。
【００９２】
ステップＳＴ１０３において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ１０４において、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０５へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１３へ進む。
【００９３】
ステップＳＴ１０５において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判定する。すなわち、計時判定部５４は、流通無し状態の継続時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０６へ進み、待機モードに移行して、待機プロセスＳＴ１０を実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）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ＳＴ１０４に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【００９４】
ステップＳＴ１０６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから待機モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定されて、待機プロセスが実行される。これにより、圧力タンク２内には原水Ｗ１等の流体は導入されずに、原水Ｗ１は、軟水Ｗ２の需要箇所へ直接供給可能な状態となる。
【００９５】
本実施形態においては、水処理プロセスで長時間通水が行われない場合に、圧力タンク２内に滞留水が長時間存在するため、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスＳＴ８が実行される制御が行われる。従来のように、所定時間毎に洗浄プロセスＳＴ８を実行する場合には、需要箇所で水を使用しない状態が長期間（例えば、数日〜数週間）に亘ると、洗浄回数が増え、洗浄液である原水Ｗ１の使用量が増加する。これに対し、本実施形態では、通水の無い状態で所定時間が経過した場合に、直ちに洗浄プロセスＳＴ８を実行するのではなく、待機モードに移行して待機プロセスＳＴ１０を実行することで、洗浄回数を減少させることができる。その結果、原水Ｗ１の無駄な消費が抑制され、硬水軟化装置１の運転コストを低減することができる。
【００９６】
プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードから待機モードに移行すると、ステップＳＴ１０７において、第２タイマ部５３は、計時を開始する。
ステップＳＴ１０８において、原水流量計６１は、待機モードで、バイパスラインＬ６への原水Ｗ１の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。原水流量計６１が通水を検知した（ＹＥＳ）場合には、待機モードから洗浄モードに移行するため、処理は、ステップＳＴ１０９へ進み、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、原水流量計６１が通水を検知しない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０８を繰り返し、待機プロセスＳＴ１０を維持する。
【００９７】
ステップＳＴ１０９において、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３の計時時間に基づいて、メモリ部５９を参照して、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。具体的には、圧力タンク２の内部に存在する滞留水は、待機モードでの経過時間が長いほど雑菌が繁殖しやすい。そのため、例えば、第２タイマ部５３による計時時間が長い場合には、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を多く設定する。
【００９８】
ステップＳＴ１１０において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、待機モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で繁殖すると予想される雑菌数に応じて、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
【００９９】
滞留水排出プロセスは、原水流量計６１で計測される洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通量がステップＳＴ１０９で設定された洗浄液量に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ１１１へ進む。なお、滞留水排出プロセスは、洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了するように制御することもできる（上述のイベントＥ７の説明を参照）。この場合、設定時間Ｔ４は、第２タイマ部５３の計時時間に基づいて設定される洗浄液量を確保できる時間が与えられる。
【０１００】
ステップＳＴ１１１において、第１タイマ部５２及び第２タイマ部５３の計時時間をリセットする。
ステップＳＴ１１２において、プロセス制御バルブ３の運転モードは、洗浄モードから水処理モードに再び復帰する。そして、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１０１】
さて、ステップＳＴ１０４において、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳＴ１１３において、積算流通量計測部５５は、原水流量計６１により検知される原水Ｗ１の流通量に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の通水量の積算を開始する。
【０１０２】
ステップＳＴ１１４において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したか否かを判定する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１５へ進む。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）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ＳＴ１１４を繰り返し、通水量の積算を継続する。
【０１０３】
ステップＳＴ１１５において、積算流通量判定部５６は、積算流通量計測部５５により計測された圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が、圧力タンク２の保有水量未満であるか否かを判定する。積算流通量判定部５６により原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保水量未満である（ＹＥＳ）と判定された場合には、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がある。そのため、処理は、ステップＳＴ１１６へ進む。一方、積算流通量判定部５６により原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保水量以上である（ＮＯ）と判定された場合には、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わっており雑菌が繁殖しにくいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がない。そのため、処理は、ステップＳＴ１１６をスキップして、ステップＳＴ１１７へ進む。すなわち、水処理モードの状態は、そのまま維持され、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１０４】
ステップＳＴ１１６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で雑菌が繁殖しやすい場合に、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
【０１０５】
滞留水排出プロセスは、原水流量計６１で計測される洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通量が所定の洗浄液量に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ１１７へ進む。なお、滞留水排出プロセスは、洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了するように制御することもできる（上述のイベントＥ７の説明を参照）。
【０１０６】
ステップＳＴ１１７において、積算流通量計測部５５の積算流通量をリセットし、処理は、ステップＳＴ１１１へ進む。
なお、ステップＳＴ１１２においては、処理前の運転モードが水処理モードである場合には、その状態がそのまま維持されることになる。
【０１０７】
第１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。
第１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に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液である塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の流体を導入しない待機モードと、を有するプロセス制御バルブ３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能な原水流量計６１と、水処理モードにおいて原水流量計６１により流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ部５２と、水処理モード、再生モード、洗浄モード及び待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換え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。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第３設定時間（第１所定時間）に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態においては、第３設定時間（第１所定時間）に達した場合に待機モードに移行することで、洗浄プロセスの回数を減少させることができる。洗浄モードは、需要箇所への給水が再開されるタイミングで実行されるため、衛生的な軟水Ｗ２は、従来と同様に確保される。これにより、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１０８】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１は、第１タイマ部５２による計時中に、原水流量計６１により流通が有ることの検知に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測する積算流通量計測部５５を備える。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、バルブ制御部５１は、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすい場合にのみ、洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。これにより、洗浄モードを効率的に実行することができ、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１０９】
また、第１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、圧力タンク２に接続され軟水Ｗ２が流通する軟水ラインＬ２と、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２を接続し、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２を連通可能なバイパスラインＬ６とを備える。そして、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通しないようにバイパス弁３１３を制御する。また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通するようにバイパス弁３１３を制御する。そのため、洗浄モード及び待機モードにおいて、原水Ｗ１をバイパスすることで、原水Ｗ１を軟水Ｗ２の需要箇所へ供給することができる。これにより、衛生的な水をユーザーが常時使用することができる。
【０１１０】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１においては、原水流量計６１は、バイパスラインＬ６と原水ラインＬ１との接続部Ｊ１１よりも上流側の原水ラインＬ１に設けられている。また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し且つ原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、待機モードに移行した後において、原水Ｗ１の流通が検知された場合に、洗浄プロセスを実行し、再び水処理モードに復帰する。これにより、通水が再開されたタイミングのみに特化して、洗浄プロセスを効率よく実行することができる。
【０１１１】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１においては、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ部５３を更に備え、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。そのため、待機モードの経過時間に応じて、洗浄液である原水Ｗ１の量を増減することができる。これにより、洗浄不良を起こすことなく、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な軟水Ｗ２を確保しつつ、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【０１１３】
＜第２実施形態＞
図を参照して、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御に係る機能について説明する。図６は、本発明のイオン交換装置の第２実施形態としての硬水軟化装置１Ａの全体構成図である。図７は、第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。図８は、第２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。
【０１１４】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａは、第１実施形態の硬水軟化装置１に比して、温度計測装置６３を有する点、流通検知部として第１実施形態の原水流量計６１に代えて軟水フロースイッチ６４を備える点、及び制御装置５Ａの構成が主として異なる。第２実施形態の制御装置５Ａは、第１実施形態の制御装置５に比して、第２タイマ部５３を有さない点、カウンタ部５７及び回数判定部５８を有する点が主として異なる。
【０１１５】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、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、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。
また、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、流通検知部としての軟水フロースイッチ６４と、が設けられている。軟水フロースイッチ６４は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。軟水フロースイッチ６４は、軟水ラインＬ２の流れの有無を検出する。軟水フロースイッチ６４からの検出信号は、制御装置５Ａへ入力される。
【０１１６】
また、圧力タンク２の内部には、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３が設けられる。温度計測装置６３は、圧力タンク２の内部に滞留する滞留水の温度を計測する。温度計測装置６３からの検出信号は、制御装置５Ａへ入力される。なお、温度計測装置６３は、必ずしも圧力タンク２の内部に設けられていなくてもよく、圧力タンク２の外部に設けられていてもよい。例えば、圧力タンク２の側面に温度計測装置６３を設け、周囲の温度から圧力タンク２の内部の温度を予測するように構成することもできる。また、温度計測装置６３としては、例えば、熱電対やサーミスタ等を使用することができる。
【０１１７】
制御装置５Ａは、温度計測装置６３、軟水フロースイッチ６４、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。
【０１１８】
第２実施形態のプロセス制御バルブ３は、図７に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件（イベント）に基づいて切り換えられる。図７中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５ｂ、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８を示す。イベントＥ１〜Ｅ４、Ｅ７及びＥ８については、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、イベントＥ５ｂ及びＥ６について説明し、イベントＥ１〜Ｅ４、Ｅ７、Ｅ８における説明は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【０１１９】
イベントＥ５ｂは、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第２所定時間としての設定時間Ｔ７に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ６は、水処理モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達し、且つ通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第３所定時間としての設定時間Ｔ７に達した場合を挙げることができる。
【０１２０】
プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいてプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を順次実施する。第２実施形態におけるプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０については、第１実施形態と同様であるため、第２実施形態におけるプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０の説明を省略する。
【０１２１】
次に、図８を参照して、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御に係る機能について説明する。制御装置５Ａは、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおける各部を制御する。図８に示すように、制御装置５Ａは、硬水軟化装置１Ａ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５Ａは、温度計測装置６３に電気的に接続され、温度計測装置６３により測定された温度情報を受信する。また、制御装置５Ａは、軟水フロースイッチ６４に電気的に接続され、軟水フロースイッチ６４により検出された軟水ラインＬ２の流れの有無の情報を受信する。また、制御装置５Ａは、塩水流量計６２に電気的に接続され、塩水流量計６２により検出された塩水流量情報を受信する。
【０１２２】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおける制御装置５Ａは、バルブ制御部５１と、第１タイマ部５２と、計時判定部５４と、カウンタ部５７と、回数判定部５８と、メモリ部５９とを備える。
第１タイマ部５２は、水処理モードにおいて軟水フロースイッチ６４により軟水Ｗ２の流通が無いことを検知すると計時を開始する。
計時判定部５４は、第２所定時間及び第３所定時間としての第７設定時間Ｔ７をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）に達したか否かを判定する。本実施形態においては、第２所定時間及び第３所定時間は共に、第７設定時間Ｔ７に設定されている。なお、第２所定時間及び第３所定時間は、異なる時間により設定してもよい。
【０１２３】
第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いことが検知されてから、洗浄モード又は待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、１２時間に設定される。
【０１２４】
カウンタ部５７は、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数をカウントする。具体的には、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、且つ洗浄モードから水処理モードへ復帰するときに、カウント値が加算（＋１）される。
回数判定部５８は、設定回数Ｎ（所定回数）をメモリ部５９から読み込むと共に、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ（所定回数）に達したか否かを判定する。設定回数Ｎは、洗浄モードにおいて、洗浄プロセスを所定間隔毎に連続して実行す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。
【０１２５】
バルブ制御部５１は、水処理モードにおいて、回数判定部５８により水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達したと判定された場合には、水処理モードから待機モードへ移行するように、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、通水の無い状態で所定時間が経過する毎に、洗浄プロセスをＮ回まで実行するが、Ｎ＋１回目には、待機プロセスを実行し、過剰な洗浄動作を抑制する。そして、待機モードでは、需要箇所での水の使用を監視し、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスを実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【０１２６】
メモリ部５９は、例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）、設定回数Ｎ、記憶テーブル（例えば、温度計測装置６３により計測された温度に対応する洗浄液の量）等を記憶する。
【０１２７】
次に、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの動作について、図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御を示すフローチャートである。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、プロセス制御バルブ３が水処理モードに切り換えられ、水処理プロセスを実行中の処理フローについて説明する。
【０１２８】
図９Ａに示すように、ステップＳＴ２０１において、計時判定部５４は、メモリ部５９から第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）を読み込む。回数判定部５８は、メモリ部５９から設定回数Ｎを読み込む。第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いことが検知されてから、洗浄モード又は待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、１２時間に設定される。設定回数Ｎは、洗浄モードにおいて、洗浄プロセスを所定間隔毎に連続して実行す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。
ステップＳＴ２０２において、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする。
【０１２９】
ステップＳＴ２０３において、軟水フロースイッチ６４は、水処理モードで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４は、軟水ラインＬ２に流通する軟水Ｗ２の流通の有無を検知することで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を間接的に検知する。
軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０４へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０３を繰り返す。
【０１３０】
ステップＳＴ２０４において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ２０５において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０６へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０２に戻る。つまり、第１タイマ部５２の計時中やカウンタ部５７のカウント中であっても、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わるような場合には、雑菌が繁殖しにくいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がない。そのため、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする（後述するステップＳＴ２１４でＹＥＳの場合も同様）。
【０１３１】
ステップＳＴ２０６において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したか否かを判定する。すなわち、流通無し状態の継続時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０７へ進み、洗浄モードに移行して、洗浄プロセスＳＴ８を実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）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ＳＴ２０５に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【０１３２】
ステップＳＴ２０７において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で雑菌が繁殖しやすい場合に、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
滞留水排出プロセスは、その実行時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了し、ステップＳＴ２０８へ進む。
【０１３３】
ステップＳＴ２０８において、カウンタ部５７の移行回数を加算（＋１）する。次いで、ステップＳＴ２０９において、第１タイマ部５２の計時時間をリセットする。
ステップＳＴ２１０において、プロセス制御バルブ３の運転モードは、洗浄モードから水処理モードに復帰する。
【０１３４】
ステップＳＴ２１１において、カウンタ部５７の移行回数（すなわち、水処理モードから洗浄モードへの移行回数）が設定回数Ｎ以上であるか否かを判定する。水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上である（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１２へ進む。水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ未満（ＮＯ）の場合には、処理は、ステップＳＴ２０３に戻る。
【０１３５】
図９Ｂに示すように、ステップＳＴ２１２において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、軟水フロースイッチ６４は、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１３へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１２を繰り返す。
【０１３６】
ステップＳＴ２１３において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ２１４において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１５へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０２に戻る。
【０１３７】
ステップＳＴ２１５において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したか否かを判定する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１６へ進み、待機モードに移行して、待機プロセスを実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）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ＳＴ２１４に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【０１３８】
ステップＳＴ２１６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから待機モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定されて、待機プロセスが実行される。これにより、圧力タンク２内には原水Ｗ１等の流体は導入されずに、原水Ｗ１は、軟水Ｗ２の需要箇所へ直接供給可能な状態となる。
【０１３９】
このように、水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上の場合において、計時判定部５４により計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したと判定された場合には、待機プロセスＳＴ１０を実行する。これにより、水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上である場合に、待機プロセスに移行して待機プロセスＳＴ１０を実行することで、洗浄回数を減少させることができる。その結果、原水Ｗ１の無駄な消費が抑制され、硬水軟化装置１の運転コストを低減することができる。
【０１４０】
ステップＳＴ２１７において、軟水フロースイッチ６４は、待機モードで、バイパスラインＬ６への原水Ｗ１の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４が通水を検知した（ＹＥＳ）場合には、待機モードから洗浄モードに移行するため、処理は、ステップＳＴ２１８へ進み、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、軟水フロースイッチ６４が通水を検知しない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１７を繰り返し、待機モードの状態を維持する。
【０１４１】
ステップＳＴ２１８において、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３の測定結果に基づいて、メモリ部５９を参照して、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。具体的には、圧力タンク２の内部に存在する滞留水は、圧力タンク２の内部の温度が高いほど雑菌が繁殖しやすい。そのため、例えば、温度計測装置６３による計測結果の温度が高い場合には、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を多く設定する。
【０１４２】
ステップＳＴ２１９において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、待機モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で繁殖すると予想される雑菌数に応じて、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
滞留水排出プロセスは、その実行時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ２２０へ進む。なお、設定時間Ｔ４は、温度計測装置６３の計時結果に基づいて設定される洗浄液量を確保できる時間が与えられる。
【０１４３】
ステップＳＴ２２０において、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする。
ステップＳＴ２２１において、運転モードは、洗浄モードから水処理モードに再び復帰する。そして、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１４４】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａによれば、例えば、以下に示す効果が奏される。
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａは、イオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液である塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有するプロセス制御バルブ３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能な軟水フロースイッチ６４と、水処理モードにおいて軟水フロースイッチ６４により流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ部５２と、水処理モード、再生モード、洗浄モード及び待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換え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。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達した場合には、水処理モードから洗浄モードに移行すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達した以降は、第１タイマ部５２による計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態においては、所定の洗浄回数に達した場合に待機モードに移行することで、洗浄プロセスの回数を減少させることができる。洗浄モードは、需要箇所への給水が再開されるタイミングで実行されるため、衛生的な軟水Ｗ２は、従来と同様に確保される。これにより、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１Ａの運転コストを一層低減することができる。
【０１４５】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３を更に備え、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。そのため、圧力タンク２の内部の温度に応じて、洗浄液である原水Ｗ１の量を増減することができる。これにより、洗浄不良を起こすことなく、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な軟水Ｗ２を確保しつつ、硬水軟化装置１Ａの運転コストを一層低減することができる。
【０１４６】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、軟水フロースイッチ６４は、バイパスラインＬ６と軟水ラインＬ２との接続部Ｊ２２よりも下流側の軟水ラインＬ２に設けられている。また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し、且つ軟水フロースイッチ６４により軟水Ｗ２の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行する共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、待機モードに移行した後において、原水Ｗ１の流通が検知された場合に、洗浄プロセスを実行し、再び水処理モードに復帰する。これにより、需要箇所への給水が再開されたタイミングのみに特化して、洗浄プロセスを効率よく実行することができる。
【０１４７】
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、前述の第１実施形態においては、水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ部５３を備えており、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、前述の第２実施形態においては、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３を備え、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。
しかし、これに制限されず、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、第２タイマ部５３及び温度計測装置６３を同時に備えていてもよい。この場合、第２タイマ部５３による計時結果及び温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１等）の量を設定することができる。
【０１４８】
また、前述の第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。このような制御は、前述の第２実施形態においても、同様に実施することができる。
【０１４９】
すなわち、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０５の判断において、ＹＥＳの場合に、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１３〜ＳＴ１１７を実行して、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０８に進むように制御する。ただし、洗浄モードをスキップした場合は、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０８の移行回数のカウントは行わない。また、第２実施形態における図９Ｂに示すステップＳＴ２１４の判断において、ＹＥＳの場合に、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１３〜ＳＴ１１７を実行して、第２実施形態における図９Ｂに示すステップＳＴ２２０に進むように制御する。なお、この制御を採用する場合には、原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するため、原水流量計６１を使用する。原水流量計６１を使用する場合には、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１０で実行される滞留水排出プロセスにおいて、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１０９で設定された洗浄液（原水Ｗ１）の量を直接計測することができる。
【０１５０】
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】
【０１５１】
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（流通手段）
５１ バルブ制御部（流通制御手段）
５２ 第１タイマ部（第１タイマ手段）
５３ 第２タイマ部（第２タイマ手段）
５５ 積算流通量計測部（積算流通量計測手段）
６１ 原水流量計（流通検知部）
６３ 温度計測装置（温度計測手段）
６４ 軟水フロースイッチ（流通検知部）
２１１ イオン交換樹脂床
３１３ バイパス弁（バイパス手段）
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 軟水ライン（処理水ライン）
Ｌ６ バイパスライン（パイパス手段）
Ｗ１ 原水（洗浄液）
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。イオン交換装置は、一般的に、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクを備えている。
【０００３】
イオン交換装置においては、流路の切り換え状態を、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、圧力タンクに洗浄液を導入することにより圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、に切り換えることができるものが知られている。この水処理モードで行われる水処理プロセスでは、通水が長時間実行されない場合に、圧力タンク内に滞留水が長時間存在することにより、雑菌が繁殖しやすくなる。
【０００４】
これに対して、例えば、特許文献１には、水処理プロセスにおいて通水流路における原水や軟水の流れが所定時間以上ない場合に、洗浄モードで行われる洗浄プロセスを実行するイオン交換装置が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載のイオン交換装置においては、水処理プロセスで長期間通水が行われない場合に、所定時間毎に洗浄プロセスが実行されることとなるため、排出される洗浄液量が増大して、イオン交換装置の運転コストが増加することになる。
【０００５】
運転コストを低減することができるイオン交換装置として、例えば、特許文献２には、予め設定可能な時刻又は時間帯に合わせて、待機モードで行われる待機プロセスへ移行するイオン交換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４６３７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のイオン交換装置においては、予め設定可能な時刻又は時間帯に合わせて、水処理プロセスから待機プロセスへ移行することにより、洗浄頻度を減らして運転コストを低減できるとされている。しかしながら、運転コストを更に低減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、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、運転コストを一層低減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、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第１所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
【００１０】
また、本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第２所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御し；また、前記水処理モードから前記洗浄モードへの移行回数が所定回数に達した以降は、前記第１タイマ手段による計時時間が第３所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御するイオン交換装置に関する。
【００１１】
また、前記第１タイマ手段による計時中に、前記流通検知部により前記流通が有ることの検知に基づいて、前記圧力タンクへの原水又は処理水の積算流通量を計測する積算流通量計測手段を備え、前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量未満の場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御し；また、前記第１タイマ手段による計時時間が前記第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量以上の場合には、前記水処理モードを維持するように前記流通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、前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続し、該原水ライン及び該処理水ラインを連通可能なバイパス手段とを備え、前記流通制御手段は、前記水処理モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通しないように前記バイパス手段を制御し；また、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通するように前記バイパス手段を制御することが好ましい。
【００１３】
また、前記流通検知部は、前記バイパス手段と前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、又は前記バイパス手段と前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインに設けられ、前記流通制御手段は、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行し且つ前記流通検知部により原水の流通が検知された場合には、前記待機モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御することが好ましい。
【００１４】
また、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ手段及び／又は前記圧力タンクの内部の温度を計測する温度計測手段を更に備え、前記流通制御手段は、前記第２タイマ手段による計時結果及び／又は前記温度計測手段による計測結果に基づいて、前記洗浄モードで供給する洗浄液の量を設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、運転コストを一層低減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】
【００１６】
【図１】本発明のイオン交換装置の第１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】第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。
【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】第１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。
【図５】第１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。
【図６】本発明のイオン交換装置の第２実施形態としての硬水軟化装置１Ａの全体構成図である。
【図７】第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。
【図８】第２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。
【図９Ａ】第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】第２実施形態の硬水軟化装置１Ａ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】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明のイオン交換装置の第１実施形態の硬水軟化装置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第１実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、流通手段としてのプロセス制御バルブ３と、塩水タンク４と、流通制御手段としてのバルブ制御部５１を含む制御装置５と、を備えて構成される。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。つまり、原水ラインＬ１は、第１蓋流路２２１を介して圧力タンク２に接続されている。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。つまり、軟水ラインＬ２は、第２蓋流路２２２を介して圧力タンク２に接続されている。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。
【００２９】
詳細については後述するが、制御装置５は、後述する原水流量計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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、原水流量計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。
【００３３】
原水流量計６１は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。原水流量計６１は、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通の有無及び原水Ｗ１の流通量を検出する。これにより、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は処理水としての軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能である。また、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２（処理水）の流通量を、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の流量パルスにより検知可能である。原水流量計６１からの検出信号は、制御装置５へ入力される。原水流量計６１は、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。
【００３４】
軟水ラインＬ２は、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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
バイパスラインＬ６の途中には、バイパス弁３１３が設けられる。バイパスラインＬ６及びバイパス弁３１３は、原水ラインＬ１と軟水ラインＬ２を連通可能なバイパス手段として機能する。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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又は押出水である原水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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、硬水軟化装置１が有する運転モード及び運転モードにおいて実行されるプロセスについて図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。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。
【００４９】
硬水軟化装置１は、運転モードとして、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水としての軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液としての塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、原水Ｗ１を塩水タンク４へ補給する補水モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する。
これら各運転モード間及び運転モードにおいて実行されるプロセスにおける流体の流れは、プロセス制御バルブ３によって以下のように制御される。
【００５０】
プロセス制御バルブ３は、図２に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件（イベント）に基づいて切り換えられる。図２中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５ａ、Ｅ７、Ｅ８を示す。
イベントＥ１は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、軟水Ｗ２の積算採水量（積算使用量）が所定の設定量Ｑ１に達した場合、原水Ｗ１の積算通水時間が所定の設定時間Ｔ１に達した場合等を挙げることができる。
イベントＥ２は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、逆洗浄プロセスＳＴ３から第２押出プロセスＳＴ７までを完了した場合を挙げることができる。
イベントＥ３は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、且つ、圧力タンク２の内部における洗浄液の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ４は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量が所定の設定量Ｑ２に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ５ａは、水処理モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第１所定時間としての設定時間Ｔ３に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ７は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが待機モードであり、且つ、圧力タンク２の内部における洗浄液の流通積算時間が所定の設定時間Ｔ４に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ８は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通ありの連続検知時間が所定の設定時間Ｔ５に達した場合を挙げることができる。
【００５１】
プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいて以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を実施する。
（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）洗浄液としての原水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）洗浄液（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、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄プロセス（リンスプロセス又は滞留水排出プロセス）
（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
【００５２】
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、再生モードにおいて、逆洗浄プロセスＳＴ３の前には、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ＳＴ２が設けられている。このストレーナ洗浄プロセスＳＴ２は、説明の便宜上、図２には記載せず、図３のみに記載してある。また、この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（図示せず）が設けられている。
【００５３】
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置１の主要な制御（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。
【００５４】
〔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。
【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。
【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。
【００５８】
〔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。
【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、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）
【００６２】
〔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。
【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。
【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。
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。
【００７０】
〔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。
【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。
以上の再生モードにおいて、再生液としての塩水Ｗ４及び押出水としての原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄液としても機能する。
【００７４】
〔洗浄プロセスＳＴ８〕
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ＳＴ８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、イオン交換樹脂床２１１を洗浄する。つまり、原水Ｗ１は、圧力タンク２の内部（イオン交換樹脂床２１１）を洗浄する洗浄液として機能する。原水Ｗ１の硬度成分は、原水Ｗ１がイオン交換樹脂床２１１を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水Ｗ１は、軟水化される。
【００７５】
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、第６塩水ラインＬ４６、第４塩水ラインＬ４４、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、排水Ｗ５として系外へ排出される。
【００７６】
本明細書においては、この洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが再生モードである場合には、洗浄プロセスＳＴ８を「リンスプロセス」と称し、洗浄プロセスＳＴ８に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである場合には、「滞留水排出プロセス」と称することとする。
【００７７】
〔補水プロセスＳＴ９〕
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ＳＴ９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、補給水として、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からの補給水は、第１塩水ラインＬ４１を介して塩水タンク４の内部へ供給される。
【００７８】
〔待機プロセスＳＴ１０〕
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ＳＴ１０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、接続部Ｊ１１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。また、圧力タンク２内には、原水Ｗ１等の流体は導入されない。
【００７９】
次に、図４を参照して、第１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、第１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、第１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。
【００８０】
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、原水流量計６１に電気的に接続され、原水流量計６１により検出された原水流量情報を受信する。また、制御装置５は、塩水流量計６２に電気的に接続され、塩水流量計６２により検出された塩水流量情報を受信する。
【００８１】
また、制御装置５は、流通制御手段としてのバルブ制御部５１と、第１タイマ手段としての第１タイマ部５２と、第２タイマ手段としての第２タイマ部５３と、計時判定部５４と、積算流通量計測手段としての積算流通量計測部５５と、積算流通量判定部５６と、メモリ部５９とを含んで構成される。
第１タイマ部５２は、水処理モードにおいて原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が無いことを検知すると計時を開始する。
計時判定部５４は、第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判定する。第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第３設定時間Ｔ３は、１２時間に設定される。
また、計時判定部５４は、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したか否かを判定する。第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するための時間である。例えば、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、１２時間に設定される。なお、第１所定時間及び第４所定時間は、通常、同じ時間に設定すればよいが、異なる時間に設定することもできる。
第２タイマ部５３は、プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する。
【００８２】
積算流通量計測部５５は、第１タイマ部５２による計時中に、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通量に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測する。ここでは、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通量を、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の流量パルスにより検知する。
積算流通量判定部５６は、積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が、圧力タンク２の保有水量未満か、又は、圧力タンク２の保有水量以上かを判定する。
なお、圧力タンク２の保有水量［Ｌ］は、例えば、圧力タンク２の容積［Ｌ］、イオン交換樹脂床２１１の容積［Ｌ−Ｒ］、及びイオン交換樹脂床２１１の空隙率から、以下の関係式を用いて計算することができる。
保有水量＝圧力タンク容積−イオン交換樹脂床容積×（１−空隙率） ・・・ （２）
【００８３】
バルブ制御部５１は、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード及び補水モードを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。具体的には、バルブ制御部５１は、運転モードが、水処理モード、再生モード、洗浄モード、待機モード又は補水モードになるように、原水通水弁３１１、軟水通水弁３１２、バイパス弁３１３、エゼクタ弁３１４、第３排水弁３１５、第２排水弁３１６、第１排水弁３１７及び塩水弁３１８を切り換える。
【００８４】
バルブ制御部５１は、水処理モードにおいて第１タイマ部５２による計時時間が第１所定時間としての第３設定時間Ｔ３に達した場合に、水処理モードから待機モードへ移行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００８５】
また、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通しないようにバイパス弁３１３を制御する。また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通するようにバイパス弁３１３を制御する。
【００８６】
また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し且つ原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。
また、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液としての原水Ｗ１の量を設定する。
【００８７】
また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第４所定時間としての第６設定時間Ｔ６に達したと計時判定部５４により判定され、且つ積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第４所定時間としての第６設定時間Ｔ６に達したと計時判定部５４により判定され、且つ積算流通量計測部５５により計測された原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。
【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、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて設定される洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量、第３設定時間Ｔ３、第６設定時間Ｔ６）、記憶テーブル（例えば、第２タイマ部５３により計時された時間に対応する洗浄液の量）等を記憶する。
【００８９】
次に、第１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、第１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。
第１実施形態では、プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードに切り換えられ、水処理プロセスを実行中の処理フローについて説明する。従来の硬水軟化装置１においては、一般的に、水処理プロセスで長時間通水が行われない場合に、圧力タンク２内に滞留水が長時間存在するため、所定時間毎に洗浄プロセスが実行される制御が行われる。一方、第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、通水の無い状態で所定時間が経過すると、待機モードに移行して需要箇所での水の使用を監視し、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスを実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。また、第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、少量の通水が断続的に繰り返されている状態で所定時間が経過すると、圧力タンク２内の水の入れ替わり状況に応じて洗浄プロセスを選択的に実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００９０】
図５に示すように、ステップＳＴ１０１において、計時判定部５４は、メモリ部５９から第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）及び第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）を読み込む。
第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いと検知されてから、待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第３設定時間Ｔ３は、１２時間に設定される。第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するための時間である。例えば、第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）は、１２時間に設定される。
【００９１】
ステップＳＴ１０２において、原水流量計６１は、水処理モードで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、原水流量計６１は、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。原水流量計６１は、原水ラインＬ１に流通する原水Ｗ１の流通の有無を検知することで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を間接的に検知する。
原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０３へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０２を繰り返す。
【００９２】
ステップＳＴ１０３において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ１０４において、原水流量計６１は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０５へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１３へ進む。
【００９３】
ステップＳＴ１０５において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判定する。すなわち、計時判定部５４は、流通無し状態の継続時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０６へ進み、待機モードに移行して、待機プロセスＳＴ１０を実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第３設定時間Ｔ３（第１所定時間）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ＳＴ１０４に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【００９４】
ステップＳＴ１０６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから待機モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定されて、待機プロセスが実行される。これにより、圧力タンク２内には原水Ｗ１等の流体は導入されずに、原水Ｗ１は、軟水Ｗ２の需要箇所へ直接供給可能な状態となる。
【００９５】
本実施形態においては、水処理プロセスで長時間通水が行われない場合に、圧力タンク２内に滞留水が長時間存在するため、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスＳＴ８が実行される制御が行われる。従来のように、所定時間毎に洗浄プロセスＳＴ８を実行する場合には、需要箇所で水を使用しない状態が長期間（例えば、数日〜数週間）に亘ると、洗浄回数が増え、洗浄液である原水Ｗ１の使用量が増加する。これに対し、本実施形態では、通水の無い状態で所定時間が経過した場合に、直ちに洗浄プロセスＳＴ８を実行するのではなく、待機モードに移行して待機プロセスＳＴ１０を実行することで、洗浄回数を減少させることができる。その結果、原水Ｗ１の無駄な消費が抑制され、硬水軟化装置１の運転コストを低減することができる。
【００９６】
プロセス制御バルブ３の運転モードが水処理モードから待機モードに移行すると、ステップＳＴ１０７において、第２タイマ部５３は、計時を開始する。
ステップＳＴ１０８において、原水流量計６１は、待機モードで、バイパスラインＬ６への原水Ｗ１の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。原水流量計６１が通水を検知した（ＹＥＳ）場合には、待機モードから洗浄モードに移行するため、処理は、ステップＳＴ１０９へ進み、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、原水流量計６１が通水を検知しない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ１０８を繰り返し、待機プロセスＳＴ１０を維持する。
【００９７】
ステップＳＴ１０９において、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３の計時時間に基づいて、メモリ部５９を参照して、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。具体的には、圧力タンク２の内部に存在する滞留水は、待機モードでの経過時間が長いほど雑菌が繁殖しやすい。そのため、例えば、第２タイマ部５３による計時時間が長い場合には、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を多く設定する。
【００９８】
ステップＳＴ１１０において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、待機モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で繁殖すると予想される雑菌数に応じて、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
【００９９】
滞留水排出プロセスは、原水流量計６１で計測される洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通量がステップＳＴ１０９で設定された洗浄液量に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ１１１へ進む。なお、滞留水排出プロセスは、洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了するように制御することもできる（上述のイベントＥ７の説明を参照）。この場合、設定時間Ｔ４は、第２タイマ部５３の計時時間に基づいて設定される洗浄液量を確保できる時間が与えられる。
【０１００】
ステップＳＴ１１１において、第１タイマ部５２及び第２タイマ部５３の計時時間をリセットする。
ステップＳＴ１１２において、プロセス制御バルブ３の運転モードは、洗浄モードから水処理モードに再び復帰する。そして、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１０１】
さて、ステップＳＴ１０４において、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳＴ１１３において、積算流通量計測部５５は、原水流量計６１により検知される原水Ｗ１の流通量に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の通水量の積算を開始する。
【０１０２】
ステップＳＴ１１４において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したか否かを判定する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ１１５へ進む。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第６設定時間Ｔ６（第４所定時間）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ＳＴ１１４を繰り返し、通水量の積算を継続する。
【０１０３】
ステップＳＴ１１５において、積算流通量判定部５６は、積算流通量計測部５５により計測された圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が、圧力タンク２の保有水量未満であるか否かを判定する。積算流通量判定部５６により原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保水量未満である（ＹＥＳ）と判定された場合には、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がある。そのため、処理は、ステップＳＴ１１６へ進む。一方、積算流通量判定部５６により原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量が圧力タンク２の保水量以上である（ＮＯ）と判定された場合には、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わっており雑菌が繁殖しにくいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がない。そのため、処理は、ステップＳＴ１１６をスキップして、ステップＳＴ１１７へ進む。すなわち、水処理モードの状態は、そのまま維持され、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１０４】
ステップＳＴ１１６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で雑菌が繁殖しやすい場合に、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
【０１０５】
滞留水排出プロセスは、原水流量計６１で計測される洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通量が所定の洗浄液量に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ１１７へ進む。なお、滞留水排出プロセスは、洗浄液（原水Ｗ１）の積算流通時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了するように制御することもできる（上述のイベントＥ７の説明を参照）。
【０１０６】
ステップＳＴ１１７において、積算流通量計測部５５の積算流通量をリセットし、処理は、ステップＳＴ１１１へ進む。
なお、ステップＳＴ１１２においては、処理前の運転モードが水処理モードである場合には、その状態がそのまま維持されることになる。
【０１０７】
第１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。
第１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に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液である塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の流体を導入しない待機モードと、を有するプロセス制御バルブ３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能な原水流量計６１と、水処理モードにおいて原水流量計６１により流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ部５２と、水処理モード、再生モード、洗浄モード及び待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換え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。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第３設定時間（第１所定時間）に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態においては、第３設定時間（第１所定時間）に達した場合に待機モードに移行することで、洗浄プロセスの回数を減少させることができる。洗浄モードは、需要箇所への給水が再開されるタイミングで実行されるため、衛生的な軟水Ｗ２は、従来と同様に確保される。これにより、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１０８】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１は、第１タイマ部５２による計時中に、原水流量計６１により流通が有ることの検知に基づいて、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測する積算流通量計測部５５を備える。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、バルブ制御部５１は、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わらずに雑菌が繁殖しやすい場合にのみ、洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。これにより、洗浄モードを効率的に実行することができ、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１０９】
また、第１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、圧力タンク２に接続され軟水Ｗ２が流通する軟水ラインＬ２と、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２を接続し、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２を連通可能なバイパスラインＬ６とを備える。そして、バルブ制御部５１は、水処理モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通しないようにバイパス弁３１３を制御する。また、バルブ制御部５１は、再生モード、洗浄モード及び待機モードでは、原水ラインＬ１及び軟水ラインＬ２が連通するようにバイパス弁３１３を制御する。そのため、洗浄モード及び待機モードにおいて、原水Ｗ１をバイパスすることで、原水Ｗ１を軟水Ｗ２の需要箇所へ供給することができる。これにより、衛生的な水をユーザーが常時使用することができる。
【０１１０】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１においては、原水流量計６１は、バイパスラインＬ６と原水ラインＬ１との接続部Ｊ１１よりも上流側の原水ラインＬ１に設けられている。また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し且つ原水流量計６１により原水Ｗ１の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、待機モードに移行した後において、原水Ｗ１の流通が検知された場合に、洗浄プロセスを実行し、再び水処理モードに復帰する。これにより、通水が再開されたタイミングのみに特化して、洗浄プロセスを効率よく実行することができる。
【０１１１】
また、第１実施形態の硬水軟化装置１においては、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ部５３を更に備え、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。そのため、待機モードの経過時間に応じて、洗浄液である原水Ｗ１の量を増減することができる。これにより、洗浄不良を起こすことなく、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な軟水Ｗ２を確保しつつ、硬水軟化装置１の運転コストを一層低減することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【０１１３】
＜第２実施形態＞
図を参照して、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御に係る機能について説明する。図６は、本発明のイオン交換装置の第２実施形態としての硬水軟化装置１Ａの全体構成図である。図７は、第１実施形態の硬水軟化装置１の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。図８は、第２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。
【０１１４】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａは、第１実施形態の硬水軟化装置１に比して、温度計測装置６３を有する点、流通検知部として第１実施形態の原水流量計６１に代えて軟水フロースイッチ６４を備える点、及び制御装置５Ａの構成が主として異なる。第２実施形態の制御装置５Ａは、第１実施形態の制御装置５に比して、第２タイマ部５３を有さない点、カウンタ部５７及び回数判定部５８を有する点が主として異なる。
【０１１５】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、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、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。
また、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、流通検知部としての軟水フロースイッチ６４と、が設けられている。軟水フロースイッチ６４は、プロセス制御バルブ３の外部に設けられる。軟水フロースイッチ６４は、軟水ラインＬ２の流れの有無を検出する。軟水フロースイッチ６４からの検出信号は、制御装置５Ａへ入力される。
【０１１６】
また、圧力タンク２の内部には、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３が設けられる。温度計測装置６３は、圧力タンク２の内部に滞留する滞留水の温度を計測する。温度計測装置６３からの検出信号は、制御装置５Ａへ入力される。なお、温度計測装置６３は、必ずしも圧力タンク２の内部に設けられていなくてもよく、圧力タンク２の外部に設けられていてもよい。例えば、圧力タンク２の側面に温度計測装置６３を設け、周囲の温度から圧力タンク２の内部の温度を予測するように構成することもできる。また、温度計測装置６３としては、例えば、熱電対やサーミスタ等を使用することができる。
【０１１７】
制御装置５Ａは、温度計測装置６３、軟水フロースイッチ６４、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。
【０１１８】
第２実施形態のプロセス制御バルブ３は、図７に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件（イベント）に基づいて切り換えられる。図７中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５ｂ、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８を示す。イベントＥ１〜Ｅ４、Ｅ７及びＥ８については、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、イベントＥ５ｂ及びＥ６について説明し、イベントＥ１〜Ｅ４、Ｅ７、Ｅ８における説明は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【０１１９】
イベントＥ５ｂは、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第２所定時間としての設定時間Ｔ７に達した場合を挙げることができる。
イベントＥ６は、水処理モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達し、且つ通水停止時間（圧力タンク２の内部における水の滞留時間）が第３所定時間としての設定時間Ｔ７に達した場合を挙げることができる。
【０１２０】
プロセス制御バルブ３は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいてプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０を順次実施する。第２実施形態におけるプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０については、第１実施形態と同様であるため、第２実施形態におけるプロセスＳＴ１〜ＳＴ１０の説明を省略する。
【０１２１】
次に、図８を参照して、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御に係る機能について説明する。制御装置５Ａは、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおける各部を制御する。図８に示すように、制御装置５Ａは、硬水軟化装置１Ａ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５Ａは、温度計測装置６３に電気的に接続され、温度計測装置６３により測定された温度情報を受信する。また、制御装置５Ａは、軟水フロースイッチ６４に電気的に接続され、軟水フロースイッチ６４により検出された軟水ラインＬ２の流れの有無の情報を受信する。また、制御装置５Ａは、塩水流量計６２に電気的に接続され、塩水流量計６２により検出された塩水流量情報を受信する。
【０１２２】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおける制御装置５Ａは、バルブ制御部５１と、第１タイマ部５２と、計時判定部５４と、カウンタ部５７と、回数判定部５８と、メモリ部５９とを備える。
第１タイマ部５２は、水処理モードにおいて軟水フロースイッチ６４により軟水Ｗ２の流通が無いことを検知すると計時を開始する。
計時判定部５４は、第２所定時間及び第３所定時間としての第７設定時間Ｔ７をメモリ部５９から読み込むと共に、第１タイマ部５２により計時された計時時間が、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）に達したか否かを判定する。本実施形態においては、第２所定時間及び第３所定時間は共に、第７設定時間Ｔ７に設定されている。なお、第２所定時間及び第３所定時間は、異なる時間により設定してもよい。
【０１２３】
第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いことが検知されてから、洗浄モード又は待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、１２時間に設定される。
【０１２４】
カウンタ部５７は、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数をカウントする。具体的には、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、且つ洗浄モードから水処理モードへ復帰するときに、カウント値が加算（＋１）される。
回数判定部５８は、設定回数Ｎ（所定回数）をメモリ部５９から読み込むと共に、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ（所定回数）に達したか否かを判定する。設定回数Ｎは、洗浄モードにおいて、洗浄プロセスを所定間隔毎に連続して実行す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。
【０１２５】
バルブ制御部５１は、水処理モードにおいて、回数判定部５８により水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達したと判定された場合には、水処理モードから待機モードへ移行するように、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、通水の無い状態で所定時間が経過する毎に、洗浄プロセスをＮ回まで実行するが、Ｎ＋１回目には、待機プロセスを実行し、過剰な洗浄動作を抑制する。そして、待機モードでは、需要箇所での水の使用を監視し、給水が再開されたタイミングで洗浄プロセスを実行するように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【０１２６】
メモリ部５９は、例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）、設定回数Ｎ、記憶テーブル（例えば、温度計測装置６３により計測された温度に対応する洗浄液の量）等を記憶する。
【０１２７】
次に、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの動作について、図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａの制御を示すフローチャートである。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、プロセス制御バルブ３が水処理モードに切り換えられ、水処理プロセスを実行中の処理フローについて説明する。
【０１２８】
図９Ａに示すように、ステップＳＴ２０１において、計時判定部５４は、メモリ部５９から第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）を読み込む。回数判定部５８は、メモリ部５９から設定回数Ｎを読み込む。第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、水処理モードにおいて、圧力タンク２への原水Ｗ１の流通が無いことが検知されてから、洗浄モード又は待機モードに移行するまでの時間である。例えば、第７設定時間Ｔ７（第２所定時間、第３所定時間）は、１２時間に設定される。設定回数Ｎは、洗浄モードにおいて、洗浄プロセスを所定間隔毎に連続して実行す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。
ステップＳＴ２０２において、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする。
【０１２９】
ステップＳＴ２０３において、軟水フロースイッチ６４は、水処理モードで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４は、軟水ラインＬ２に流通する軟水Ｗ２の流通の有無を検知することで、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を間接的に検知する。
軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０４へ進む。一方、原水流量計６１が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０３を繰り返す。
【０１３０】
ステップＳＴ２０４において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ２０５において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０６へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０２に戻る。つまり、第１タイマ部５２の計時中やカウンタ部５７のカウント中であっても、圧力タンク２の内部の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２が入れ替わるような場合には、雑菌が繁殖しにくいため、圧力タンク２の内部を洗浄する必要性がない。そのため、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする（後述するステップＳＴ２１４でＹＥＳの場合も同様）。
【０１３１】
ステップＳＴ２０６において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したか否かを判定する。すなわち、流通無し状態の継続時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したか否かを判断する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０７へ進み、洗浄モードに移行して、洗浄プロセスＳＴ８を実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）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ＳＴ２０５に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【０１３２】
ステップＳＴ２０７において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で雑菌が繁殖しやすい場合に、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
滞留水排出プロセスは、その実行時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了し、ステップＳＴ２０８へ進む。
【０１３３】
ステップＳＴ２０８において、カウンタ部５７の移行回数を加算（＋１）する。次いで、ステップＳＴ２０９において、第１タイマ部５２の計時時間をリセットする。
ステップＳＴ２１０において、プロセス制御バルブ３の運転モードは、洗浄モードから水処理モードに復帰する。
【０１３４】
ステップＳＴ２１１において、カウンタ部５７の移行回数（すなわち、水処理モードから洗浄モードへの移行回数）が設定回数Ｎ以上であるか否かを判定する。水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上である（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１２へ進む。水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ未満（ＮＯ）の場合には、処理は、ステップＳＴ２０３に戻る。
【０１３５】
図９Ｂに示すように、ステップＳＴ２１２において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。すなわち、軟水フロースイッチ６４は、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１３へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１２を繰り返す。
【０１３６】
ステップＳＴ２１３において、第１タイマ部５２は、計時を開始する。
ステップＳＴ２１４において、軟水フロースイッチ６４は、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知する。軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が無いことを検知した（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１５へ進む。一方、軟水フロースイッチ６４が原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通が有ることを検知した（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２０２に戻る。
【０１３７】
ステップＳＴ２１５において、計時判定部５４は、第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したか否かを判定する。計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したと判定された（ＹＥＳ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１６へ進み、待機モードに移行して、待機プロセスを実行する。一方、計時判定部５４により第１タイマ部５２の計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）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ＳＴ２１４に戻り、水処理モードの状態（水処理プロセスＳＴ１の実行）を維持する。
【０１３８】
ステップＳＴ２１６において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、水処理モードから待機モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ１０に示す開閉状態に設定されて、待機プロセスが実行される。これにより、圧力タンク２内には原水Ｗ１等の流体は導入されずに、原水Ｗ１は、軟水Ｗ２の需要箇所へ直接供給可能な状態となる。
【０１３９】
このように、水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上の場合において、計時判定部５４により計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達したと判定された場合には、待機プロセスＳＴ１０を実行する。これにより、水処理モードから洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎ以上である場合に、待機プロセスに移行して待機プロセスＳＴ１０を実行することで、洗浄回数を減少させることができる。その結果、原水Ｗ１の無駄な消費が抑制され、硬水軟化装置１の運転コストを低減することができる。
【０１４０】
ステップＳＴ２１７において、軟水フロースイッチ６４は、待機モードで、バイパスラインＬ６への原水Ｗ１の流通の有無を検知する。すなわち、需要箇所で水が使用されているか否かを検知する。軟水フロースイッチ６４が通水を検知した（ＹＥＳ）場合には、待機モードから洗浄モードに移行するため、処理は、ステップＳＴ２１８へ進み、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、軟水フロースイッチ６４が通水を検知しない（ＮＯ）場合には、処理は、ステップＳＴ２１７を繰り返し、待機モードの状態を維持する。
【０１４１】
ステップＳＴ２１８において、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３の測定結果に基づいて、メモリ部５９を参照して、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。具体的には、圧力タンク２の内部に存在する滞留水は、圧力タンク２の内部の温度が高いほど雑菌が繁殖しやすい。そのため、例えば、温度計測装置６３による計測結果の温度が高い場合には、洗浄プロセスＳＴ８で供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を多く設定する。
【０１４２】
ステップＳＴ２１９において、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３の運転モードを待機モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。プロセス制御バルブ３の運転モードは、待機モードから洗浄モードに移行する。そして、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１８は、図３のＳＴ８に示す開閉状態に設定されて、洗浄プロセスが実行される。ここでは、洗浄プロセスＳＴ８における滞留水排出プロセスが実行される。これにより、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、イオン交換樹脂床２１１は洗浄される。その結果、圧力タンク２の内部に存在する滞留水中で繁殖すると予想される雑菌数に応じて、圧力タンク２の内部を効率的に洗浄することができる。
滞留水排出プロセスは、その実行時間が所定の設定時間Ｔ４に達すると終了し、処理は、ステップＳＴ２２０へ進む。なお、設定時間Ｔ４は、温度計測装置６３の計時結果に基づいて設定される洗浄液量を確保できる時間が与えられる。
【０１４３】
ステップＳＴ２２０において、第１タイマ部５２の計時時間及びカウンタ部５７の移行回数をリセットする。
ステップＳＴ２２１において、運転モードは、洗浄モードから水処理モードに再び復帰する。そして、水処理プロセスＳＴ１が実行される。
【０１４４】
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａによれば、例えば、以下に示す効果が奏される。
第２実施形態の硬水軟化装置１Ａは、イオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に再生液である塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生モードと、圧力タンク２に原水Ｗ１等の洗浄液を導入することにより圧力タンク２の内部を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有するプロセス制御バルブ３と、圧力タンク２への原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の流通の有無を検知可能な軟水フロースイッチ６４と、水処理モードにおいて軟水フロースイッチ６４により流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ部５２と、水処理モード、再生モード、洗浄モード及び待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換え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。そして、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第７設定時間Ｔ７（第２所定時間）に達した場合には、水処理モードから洗浄モードに移行すると共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、水処理モードからの洗浄モードへの移行回数が設定回数Ｎに達した以降は、第１タイマ部５２による計時時間が第７設定時間Ｔ７（第３所定時間）に達した場合には、水処理モードから待機モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、本実施形態においては、所定の洗浄回数に達した場合に待機モードに移行することで、洗浄プロセスの回数を減少させることができる。洗浄モードは、需要箇所への給水が再開されるタイミングで実行されるため、衛生的な軟水Ｗ２は、従来と同様に確保される。これにより、衛生的な処理水を確保しつつ、無駄な洗浄動作を極力減らして、硬水軟化装置１Ａの運転コストを一層低減することができる。
【０１４５】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３を更に備え、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。そのため、圧力タンク２の内部の温度に応じて、洗浄液である原水Ｗ１の量を増減することができる。これにより、洗浄不良を起こすことなく、原水Ｗ１の節水を図ることができる。その結果、衛生的な軟水Ｗ２を確保しつつ、硬水軟化装置１Ａの運転コストを一層低減することができる。
【０１４６】
また、第２実施形態の硬水軟化装置１Ａにおいては、軟水フロースイッチ６４は、バイパスラインＬ６と軟水ラインＬ２との接続部Ｊ２２よりも下流側の軟水ラインＬ２に設けられている。また、バルブ制御部５１は、プロセス制御バルブ３が水処理モードから待機モードに移行し、且つ軟水フロースイッチ６４により軟水Ｗ２の流通が検知された場合には、待機モードから洗浄モードに移行する共に、洗浄の実行後に再び水処理モードに復帰するようにプロセス制御バルブ３を制御する。そのため、待機モードに移行した後において、原水Ｗ１の流通が検知された場合に、洗浄プロセスを実行し、再び水処理モードに復帰する。これにより、需要箇所への給水が再開されたタイミングのみに特化して、洗浄プロセスを効率よく実行することができる。
【０１４７】
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、前述の第１実施形態においては、水処理モードから待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ部５３を備えており、バルブ制御部５１は、第２タイマ部５３による計時結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。一方、前述の第２実施形態においては、圧力タンク２の内部の温度を計測する温度計測装置６３を備え、バルブ制御部５１は、温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１）の量を設定する。
しかし、これに制限されず、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、第２タイマ部５３及び温度計測装置６３を同時に備えていてもよい。この場合、第２タイマ部５３による計時結果及び温度計測装置６３による計測結果に基づいて、洗浄モードで供給する洗浄液（原水Ｗ１等）の量を設定することができる。
【０１４８】
また、前述の第１実施形態においては、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合には、水処理モードから洗浄モードに移行するようにプロセス制御バルブ３を制御する。また、バルブ制御部５１は、第１タイマ部５２による計時時間が第６設定時間（第４所定時間）に達し、且つ積算流通量が圧力タンク２の保有水量以上の場合には、水処理モードを維持するようにプロセス制御バルブ３を制御する。このような制御は、前述の第２実施形態においても、同様に実施することができる。
【０１４９】
すなわち、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０５の判断において、ＹＥＳの場合に、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１３〜ＳＴ１１７を実行して、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０８に進むように制御する。ただし、洗浄モードをスキップした場合は、第２実施形態における図９Ａに示すステップＳＴ２０８の移行回数のカウントは行わない。また、第２実施形態における図９Ｂに示すステップＳＴ２１４の判断において、ＹＥＳの場合に、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１３〜ＳＴ１１７を実行して、第２実施形態における図９Ｂに示すステップＳＴ２２０に進むように制御する。なお、この制御を採用する場合には、原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の積算流通量を計測するため、原水流量計６１を使用する。原水流量計６１を使用する場合には、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１１０で実行される滞留水排出プロセスにおいて、第１実施形態における図５に示すステップＳＴ１０９で設定された洗浄液（原水Ｗ１）の量を直接計測することができる。
【０１５０】
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】
【０１５１】
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（流通手段）
５１ バルブ制御部（流通制御手段）
５２ 第１タイマ部（第１タイマ手段）
５３ 第２タイマ部（第２タイマ手段）
５５ 積算流通量計測部（積算流通量計測手段）
６１ 原水流量計（流通検知部）
６３ 温度計測装置（温度計測手段）
６４ 軟水フロースイッチ（流通検知部）
２１１ イオン交換樹脂床
３１３ バイパス弁（バイパス手段）
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 軟水ライン（処理水ライン）
Ｌ６ バイパスライン（パイパス手段）
Ｗ１ 原水（洗浄液）
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、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、
前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、
前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、
を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第１所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御する
イオン交換装置。
【請求項２】
イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、
前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、
前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、
を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第２所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御し；また、前記水処理モードから前記洗浄モードへの移行回数が所定回数に達した以降は、前記第１タイマ手段による計時時間が第３所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御する
イオン交換装置。
【請求項３】
前記第１タイマ手段による計時中に、前記流通検知部により前記流通が有ることの検知に基づいて、前記圧力タンクへの原水又は処理水の積算流通量を計測する積算流通量計測手段を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量未満の場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御し；また、前記第１タイマ手段による計時時間が前記第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量以上の場合には、前記水処理モードを維持するように前記流通手段を制御する
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、
前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続し、該原水ライン及び該処理水ラインを連通可能なバイパス手段とを備え、
前記流通制御手段は、前記水処理モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通しないように前記バイパス手段を制御し；また、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通するように前記バイパス手段を制御する
請求項１から３のいずれか一つに記載のイオン交換装置。
【請求項５】
前記流通検知部は、前記バイパス手段と前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、又は前記バイパス手段と前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインに設けられ、
前記流通制御手段は、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行し且つ前記流通検知部により原水の流通が検知された場合には、前記待機モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御する
請求項４に記載のイオン交換装置。
【請求項６】
前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ手段及び／又は前記圧力タンクの内部の温度を計測する温度計測手段を更に備え、
前記流通制御手段は、前記第２タイマ手段による計時結果及び／又は前記温度計測手段による計測結果に基づいて、前記洗浄モードで供給する洗浄液の量を設定する
請求項５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、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、
前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、
前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、
を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第１所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御する
イオン交換装置。
【請求項２】
イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄モードと、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードと、を有する流通手段と、
前記圧力タンクへの原水又は処理水の流通の有無を検知可能な流通検知部と、
前記水処理モードにおいて前記流通検知部により前記流通が無いことを検知すると計時を開始する第１タイマ手段と、
前記水処理モード、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードを、所定の移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、
を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第２所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御し；また、前記水処理モードから前記洗浄モードへの移行回数が所定回数に達した以降は、前記第１タイマ手段による計時時間が第３所定時間に達した場合には、前記水処理モードから前記待機モードに移行するように前記流通手段を制御する
イオン交換装置。
【請求項３】
前記第１タイマ手段による計時中に、前記流通検知部により前記流通が有ることの検知に基づいて、前記圧力タンクへの原水又は処理水の積算流通量を計測する積算流通量計測手段を備え、
前記流通制御手段は、前記第１タイマ手段による計時時間が第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量未満の場合には、前記水処理モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御し；また、前記第１タイマ手段による計時時間が前記第４所定時間に達し、且つ前記積算流通量が前記圧力タンクの保有水量以上の場合には、前記水処理モードを維持するように前記流通手段を制御する
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、
前記原水ライン及び前記処理水ラインを接続し、該原水ライン及び該処理水ラインを連通可能なバイパス手段とを備え、
前記流通制御手段は、前記水処理モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通しないように前記バイパス手段を制御し；また、前記再生モード、前記洗浄モード及び前記待機モードでは、前記原水ライン及び前記処理水ラインが連通するように前記バイパス手段を制御する
請求項１から３のいずれか一つに記載のイオン交換装置。
【請求項５】
前記流通検知部は、前記バイパス手段と前記原水ラインとの接続部よりも上流側の前記原水ライン、又は前記バイパス手段と前記処理水ラインとの接続部よりも下流側の前記処理水ラインに設けられ、
前記流通制御手段は、前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行し且つ前記流通検知部により原水の流通が検知された場合には、前記待機モードから前記洗浄モードに移行するように前記流通手段を制御すると共に、洗浄の実行後に再び前記水処理モードに復帰するように前記流通手段を制御する
請求項４に記載のイオン交換装置。
【請求項６】
前記流通手段が前記水処理モードから前記待機モードに移行すると計時を開始する第２タイマ手段及び／又は前記圧力タンクの内部の温度を計測する温度計測手段を更に備え、
前記流通制御手段は、前記第２タイマ手段による計時結果及び／又は前記温度計測手段による計測結果に基づいて、前記洗浄モードで供給する洗浄液の量を設定する
請求項５に記載のイオン交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−１５７７９３（Ｐ２０１２−１５７７９３Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７２９８（Ｐ２０１１−１７２９８）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【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２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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