JP6758945B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン交換式の濾過装置に関する。

現在、井戸の井戸水を飲用水に処理するために、除鉄除マンガン槽を用いた濾過装置により、井戸水から鉄及びマンガンを除去する技術が知られている。また、このような濾過装置に用いる除鉄除マンガン槽として、イオン交換樹脂を用いた、所謂イオン交換式の除鉄除マンガン槽が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような濾過装置は、除鉄除マンガン槽で処理を行った井戸水に次亜塩素酸ナトリウムを注入し、当該井戸水を除菌することで、井戸水を飲用水に処理する。

特開２０１２−２３３６３６号公報

上述した濾過装置では、以下の問題があった。即ち、イオン交換樹脂を用いた除鉄除マンガン槽は、主として樹脂材料により構成されるため、槽内の凍結を防止するためにヒータ等を槽に直接設けることができない。このため、凍結が予想される地域においては、濾過装置を設置するための小屋を設け、小屋内の室温を一定に保つ等の対策が必要となり、設備コストが増大するという問題がある。

このような問題に対し、濾過装置は、例えば、外気温や水温等の温度を検知し、凍結が予想される温度となった場合に流路を開けて濾過装置を駆動し、凍結しない温度である場合には、流路を閉じる開閉制御を行うことも考えられる。

しかし、温度検知のみで開閉制御を行う場合には、流路を開いた後に流路を閉じる復帰温度以上にならないと、濾過装置の駆動が継続して行われる。結果、濾過装置の駆動コストの増加や、イオン交換樹脂等の濾過材の再生サイクルの短縮となる問題もある。

そこで本発明は、容易に凍結が防止できる、イオン交換式の濾過装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の濾過装置は次のように構成されている。

本発明の一態様として、濾過装置は、イオン交換式の除鉄除マンガン槽と、前記除鉄除マンガン槽の二次側に接続された給水管と、前記給水管の中途部に設けられ、開閉により前記給水管の一次側及び二次側の接続、並びに、前記給水管の一次側及び排水先の接続を切り換える電磁開閉弁と、前記除鉄除マンガン槽の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して水が凍結する温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を制御して前記給水管の一次側及び前記排水先を接続する制御盤と、を備え、前記制御盤は、前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して凍結温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を制御して、所定の間隔で、所定の時間、前記給水管の一次側及び前記排水先を間欠的に接続する。

本発明によれば、容易に凍結が防止できる、イオン交換式の濾過装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る濾過装置の構成を示す側面図。 同濾過装置の構成を一部切欠して示す平面図。

以下、本発明の一実施形態に係る濾過装置１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る濾過装置１の構成を示す側面図、図２は濾過装置１の構成を一部切欠して示す平面図である。

図１及び図２に示すように、濾過装置１は、ベース１０と、ベース１０上に設けられた除鉄除マンガン槽１１と、ベース１０上に設けられた除菌器１２と、除鉄除マンガン槽１１及び除菌器１２を接続する給水管１３と、給水管１３の中途部に設けられた分岐部１４と、分岐部１４に接続された開閉弁１５と、開閉弁１５及び除菌器１２を接続する配管１６と、温度センサ１７と、制御盤１８と、を備えている。

ベース１０は、濾過装置１の設置面に固定される。ベース１０は、その上面に除鉄除マンガン槽１１及び除菌器１２を隣接して配置可能に構成される。また、ベース１０は、除菌器１２の上方に制御盤１８を配置する架台１０ａを備える。

除鉄除マンガン槽１１は、濾過材としてイオン交換樹脂を用いた、所謂イオン交換式の除鉄除マンガン槽である。除鉄除マンガン槽１１は、例えば、塩水タンク２１と、塩水タンク２１内に設けられた樹脂筒２２と、塩水タンク２１の上端に設けられた制御バルブ２３と、塩水タンク２１上の制御バルブ２３を覆うカバー２４と、塩水タンク２１をベース１０に固定する支持部２５と、を備えている。

塩水タンク２１は、塩水を供給する供給管２１ａが接続される。
樹脂筒２２は、その内部にイオン交換樹脂が収容される。樹脂筒２２は、その内部の上方に、制御バルブ２３に流体的に接続された散水管と、その内部の下方に給水管１３と流体的に接続される集水管と、を備えている。樹脂筒２２は、散水管から吐出された井戸水がイオン交換樹脂を通過して集水管から二次側の給水管１３に吐出されることで、井戸水中の鉄、マンガン及び不純物等を除去可能に構成される。なお、樹脂筒２２の一次側には、井戸に接続される配管、及び、井戸水を圧送するポンプが接続されている。

制御バルブ２３は、井戸に接続される給水管に接続される。制御バルブ２３は、開閉することで、通常運転、樹脂筒２２を洗浄する逆洗運転、イオン交換樹脂に塩水を通水して、鉄及びマンガン等を排出する再生運転、及び、塩水タンク２１に注水を行う注水運転を切り換える。

除菌器１２は、ベース１０上に固定される基部３１と、タンク３２と、配管ユニット３３と、薬液注入手段３４と、連結管３５と、制御部３６と、を備えている。除菌器１２は、連結管３５の一次側が給水管１３を介して除鉄除マンガン槽１１に接続される。また、除菌器１２は、連結管３５の二次側が蛇口や処理水用タンク等の給水先に接続される。

除菌器１２は、薬液を除鉄除マンガン槽１１で処理された給水管１３を流れる井戸水に注入可能に構成される。薬液は、タンク３２に投入された所定の濃度の次亜塩素酸ナトリウムの原液を希釈水で希釈した所定の濃度の次亜塩素酸ナトリウムが用いられる。
基部３１は、高さの異なる上面を有し、タンク３２、薬液注入手段３４及び連結管３５を支持する架台である。

タンク３２は、樹脂材料で形成され、その内部に所定の量の薬液を貯留可能に形成されている。タンク３２は、基部３１に固定される。タンク３２は、次亜塩素酸ナトリウムを貯留するタンク本体３２ａと、タンク本体３２ａの上面に設けられ、次亜塩素酸ナトリウムの原液を供給する投入口３２ｂと、投入口３２ｂを覆う蓋３２ｃと、タンク本体３２ａ内の次亜塩素酸ナトリウムの水位を視認可能に構成された水位検出メモリ３２ｄと、を備えている。タンク３２は、給水管１３の分岐部１４に開閉弁１５を介して接続された配管１６に流体的に接続される。

タンク本体３２ａは、配管１６が接続される。投入口３２ｂは、タンク本体３２ａの上面に設けられた開口である。蓋３２ｃは、投入口３２ｂを覆う。水位検出メモリ３２ｄは、給水管１３に隣接してタンク本体３２ａに設けられる。

配管ユニット３３は、タンク３２及び薬液注入手段３４間に接続され、タンク本体３２ａ内から薬液注入手段３４への薬液の流路を構成する。

薬液注入手段３４は、薬液を一定量圧送し、連結管３５に注入可能なポンプ３４ａと、ポンプ３４ａ及び連結管３５を接続させるとともに、連結管３５内に注入した薬液及び連結管３５を流れる井戸水の逆流を防止可能に形成された薬液注入部３４ｂと、を備えている。ポンプ３４ａは、例えば、ソレノイドにより往復動するダイヤフラムポンプである。薬液注入部３４ｂは、可撓性を有する樹脂チューブと逆止弁等により構成される。

連結管３５は、一次側に流量検出器３５ａが設けられる。連結管３５は、二次側に薬液注入部３４ｂが接続される。連結管３５は、一次側が給水管１３に接続され、二次側が給水先に接続される。また、連結管３５の二次側には、連結管３５の流路を開閉する電磁弁が設けられている。

制御部３６は、例えば、流量検出器３５ａで検出された流量に基づいてポンプ３４ａのソレノイドを制御することで、ポンプ３４ａから連結管３５に注入する薬液の注入量を制御可能に構成されている。

給水管１３は、一端が除鉄除マンガン槽１１の二次側に接続され、他端が連結管３５に接続される。給水管１３は、ベント管、直管、可撓性を有するチューブ若しくはホース、及び、分岐管等の組み合わせにより構成される。給水管１３は、その中途部に、給水管１３内の流路を開閉する電磁開閉弁１３ａを有する。

電磁開閉弁１３ａは、制御盤１８からの信号に基づいて流路を開閉可能に構成された二方弁である。電磁開閉弁１３ａは、閉状態においては、給水管１３の一次側と二次側とを接続する流路を構成し、開状態においては、給水管１３の一次側とドレン等の排水先とを接続する流路を構成する。

分岐部１４は、給水管１３の中途部に配置された分岐管である。分岐部１４は、給水管１３内の除鉄除マンガン槽１１から連結管３５への水の流れの一部を分岐する。

開閉弁１５は、手動で開閉可能に構成される。開閉弁１５は、例えば、コックである。

配管１６は、開閉弁１５及びタンク本体３２ａ内を流体的に接続する、例えば可撓性を有するチューブである。配管１６は、一端が開閉弁１５に接続される。配管１６は、他端がタンク本体３２ａ、投入口３２ｂ又は蓋３２ｃに接続されることで、タンク本体３２ａ内に接続される。

温度センサ１７は、外気温を検出可能に構成される。温度センサ１７は、信号線等を介して制御盤１８に電気的に接続される。温度センサ１７は、検出した温度情報を制御盤１８に送信可能に構成される。なお、温度センサ１７は、除鉄除マンガン槽１１及び給水管１３を流れる水が凍結する温度を検知可能であればよく、例えば、給水管１３に設けられた水温計であってもよい。

制御盤１８は、記憶部１８ａを有する。記憶部１８ａには、凍結が生じる温度Ｔ、後述する凍結防止運転を行う判断を行う時間ｔ１、凍結防止運転を行うときに、電磁開閉弁１３ａを開閉する間隔の時間ｔ２、電磁開閉弁１３ａを開く時間ｔ３、凍結防止運転を行っていることを外部に出力する信号を出力する電磁開閉弁１３ａの開閉回数Ａが記憶されている。

制御盤１８は、電磁開閉弁１３ａ、及び、連結管３５の二次側に設けられた電磁弁を切り替える。制御盤１８は、井戸水を圧送するポンプを制御する。また、制御盤１８は、温度センサ１７で検出した温度情報に基づいて、凍結防止運転を行う機能を有する。

具体的には、凍結防止運転として、制御盤１８は、記憶部１８ａに記憶された温度Ｔと温度センサ１７で検出した温度情報を比較し、検出した温度が、温度Ｔ以下となった場合には、検出した温度が温度Ｔ以下となった時間をカウントする。当該カウントした時間が記憶部１８ａに記憶された時間ｔ１を超えた場合には、制御盤１８は、時間ｔ２の間隔で、時間ｔ３の間、電磁開閉弁１３ａを開く。

電磁開閉弁１３ａを開いている間、制御盤１８は、井戸水を圧送するポンプを駆動する信号を出力し、当該ポンプを駆動する。これにより、ポンプにより供給された井戸水が樹脂筒２２を通過し、電磁開閉弁１３ａを介して排水される。

次に、制御盤１８は、電磁開閉弁１３ａを開閉した回数をカウントし、記憶部１８ａに記憶された開閉回数Ａを超えた場合には、凍結防止運転を行っている信号を外部に出力する。なお、この信号の出力は、光による報知、タブレットやＰＣ端末等に表示する信号、制御盤１８に別途設けられる表示部への表示等があげられる。

また、制御盤１８は、電磁開閉弁１３ａが開いているときに流量検出器３５ａで流量が一定時間の間継続して検出された場合には、電磁開閉弁１３ａを閉じて、井戸水を圧送するポンプを駆動する信号の出力を停止する。

このように構成された濾過装置１によれば、除鉄除マンガン槽１１の樹脂筒２２に接続された給水管１３の中途部に分岐部１４を設け、当該分岐部１４の二次側に接続された開閉弁１５及び配管１６を介して、給水管１３をタンク３２に流体的に接続する。これにより、投入口３２ｂから次亜塩素酸ナトリウムの原液をタンク本体３２ａに投入した後に、開閉弁１５を開けることで、除鉄除マンガン槽１１で処理した井戸水を希釈水として、タンク本体３２ａ内に供給することが可能となる。

また、濾過装置１は、温度センサ１７で検出された温度が、凍結が生じる温度Ｔ以下となった場合に、電磁開閉弁１３ａを開けて井戸水を圧送するポンプを駆動することで、樹脂筒２２内の水を入れ替えること及び樹脂筒２２内の水を排水することが可能となる。これにより、除鉄除マンガン槽１１内及び給水管１３内の水が凍結することを防止できる。

また、制御盤１８は、外気温又は水温が凍結温度以下となった場合であっても、所定の時間ｔ１が経過するまでは、凍結防止運転を行わない。即ち、温度センサ１７で検出された温度が所定の時間ｔ１継続して凍結温度Ｔ以下である場合に、凍結防止運転を行う。

また、制御盤１８は、凍結防止運転中において、時間ｔ２の間隔で、時間ｔ３の間、電磁開閉弁１３ａを間欠的に開くとともに、同様に井戸水を圧送するポンプを駆動することから、凍結防止運転が継続して長時間行われることを防止できる。なお、時間ｔ２、ｔ３は、濾過装置１の機能や寸法形状等に応じて、凍結温度以下において、樹脂筒２２内の水が凍結しない任意の時間が設定される。

このように、濾過装置１は、瞬間的に温度が低下した場合等に凍結防止運転を行わず、且つ、凍結防止運転中に間欠的に井戸水を圧送するポンプを駆動する運転コストの増加を防止できる。

結果、濾過装置１は、運転コストの増加を防止できる。また、濾過装置１は、凍結防止運転においてイオン交換樹脂を通過する水量を低減することが可能となり、イオン交換樹脂の再生サイクルが短縮することを抑制できる。

上述したように、本発明の一実施形態に係る濾過装置１によれば、温度センサ１７で検出される温度が凍結温度以下である場合に、所定の条件により電磁開閉弁１３ａを開閉し、且つ、井戸水を圧送するポンプを運転することで、容易に除鉄除マンガン槽１１の凍結が防止できる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。上述した例では、開閉弁１５は、手動で開閉するコックを用いる構成を説明したがこれに限定されず、制御盤１８により自動で開閉する自動開閉弁であってもよい。また、上述した例では、温度センサ１７は、外気温又は水温を検出する構成を説明したがこれに限定されず、除鉄除マンガン槽１１の温度、即ち当該槽１１内の水が凍結温度以下であるか否かを検出又は判断可能であれば、他の方法により温度を検出する構成であってもよい。このような構成とすることで、次亜塩素酸ナトリウムの濃度に基づいて予め希釈水として必要な量の水を制御盤１８に記憶させ、当該記憶させた情報に基づいて開閉弁１５の開閉を制御することで、次亜塩素酸ナトリウムの濃度を調整する作業を容易とすることが可能となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］ イオン交換式の除鉄除マンガン槽と、
前記除鉄除マンガン槽の二次側に接続された給水管と、
前記給水管の中途部に設けられ、開閉により前記給水管の一次側及び二次側の接続、並びに、前記給水管の一次側及び排水先の接続を切り換える電磁開閉弁と、
前記除鉄除マンガン槽の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して水が凍結する温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を制御して前記給水管の一次側及び前記排水先を接続する制御盤と、
を備えることを特徴とする濾過装置。
［２］ 前記制御盤は、前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して凍結温度以下である場合に、所定の間隔で、所定の時間、前記電磁開閉弁を制御して前記給水管の一次側及び前記排水先を接続することを特徴とする［１］に記載の濾過装置。

１…濾過装置、１０…ベース、１０ａ…架台、１１…除鉄除マンガン槽、１２…除菌器、１３…給水管、１４…分岐部、１５…開閉弁、１６…配管、１７…温度センサ、１８…制御盤、１８ａ…記憶部、２１…塩水タンク、２１ａ…供給管、２２…樹脂筒、２３…制御バルブ、２４…カバー、２５…支持部、３１…基部、３２…タンク、３２ａ…タンク本体、３２ｂ…投入口、３２ｃ…蓋、３２ｄ…水位検出メモリ、３３…配管ユニット、３４…薬液注入手段、３４ａ…ポンプ、３４ｂ…薬液注入部、３５…連結管、３５ａ…流量検出器、３６…制御部。

Claims (2)

1. イオン交換式の除鉄除マンガン槽と、
   前記除鉄除マンガン槽の二次側に接続された給水管と、
   前記給水管の中途部に設けられ、開閉により前記給水管の一次側及び二次側の接続、並びに、前記給水管の一次側及び排水先の接続を切り換える電磁開閉弁と、
   前記除鉄除マンガン槽の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して水が凍結する温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を制御して前記給水管の一次側及び前記排水先を接続する制御盤と、
   を備え、
   前記制御盤は、前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して凍結温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を制御して、所定の間隔で、所定の時間、前記給水管の一次側及び前記排水先を間欠的に接続する濾過装置。
2. 前記制御盤は、前記温度センサで検出された温度が所定の時間継続して凍結温度以下である場合に、前記電磁開閉弁を開いている間、前記除鉄除マンガン槽の一次側に接続されるポンプを駆動する、請求項１に記載の濾過装置。