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技術 水道水改質装置

出願人 エイダイ開発株式会社
発明者 大森幹雄
出願日 1997年10月31日 (22年6ヶ月経過) 出願番号 1997-336252
公開日 1999年5月18日 (20年11ヶ月経過) 公開番号 1999-128957
状態 未査定
技術分野 中和・改質
主要キーワード 水溶液供給管 比例信号 炭酸水中 手動開閉弁 遊離炭酸濃度 送水管内 受水槽内 据付面積
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年5月18日)のものです。
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図面 (3)

目的

複数の受水槽を有する水道水改質装置の簡略かつ小型化を図る。

構成

一つの消石灰溶解槽及び遊離炭酸濃度調整装置により夫々製造された消石灰略飽和水溶液炭酸水と、原水である水道水とを少なくとも2以上の受水槽内に供給して混合して水道水の改質を行う。

概要

背景

従来、既存のビル高層住宅等においては、水道用の配管内が腐食し、赤水が発生し、しばしば問題となっているが、この対策として荷性ソーダ注入法ソーダ灰注入法、ライニング法や消石灰注入法等が知られている。この内消石灰注入法は、単に赤水を防止するだけでなくランゲリア指数(水の腐食性判定指標)の改善力が大きいことや主成分のカルシウムが健康上に良いと言われていることなどにより近来多く実施されている。この消石灰注入法は、攪拌機を有する消石灰溶解槽内に消石灰を投入するとともに水道水の一部を供給して攪拌し、消石灰をこの水道水に溶解して、消石灰略飽和水溶液を製造し、一方遊離炭酸濃度調整装置に、他の一部の水道水と炭酸ガスとを注入して所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水となし、この炭酸水と前記した消石灰略飽和水溶液と原水である水道水とを所定の比率受水槽に供給してこの水道水の水質を改善するものである。即ち、水道水を改質処理し、ランゲリア指数を改善するとともに消石灰が水道水中の炭酸ガス、具体的には遊離炭酸と反応して炭酸カルシウムが生成し、これにより水道水中のカルシウム分が増加するとともにこの炭酸カルシウムが水道管内壁に付着して被膜を形成し、この被膜により赤水の発生を防止するようにしたものである。ところで、かかる消石灰注入法においては、原水である水道水に消石灰略飽和水溶液を注入して、所定のPH値以下(水道局規制によるPH値8.6以下)でかつランゲリア指数がに近い水道水に改質するためには、水道水に含まれる遊離炭酸の濃度管理が重要である。そのため原水である水道水中の遊離炭酸濃度を計測し、炭酸ガスの注入量を制御して予め水道水中の遊離炭酸濃度を所定値となした後、受水槽に供給することが知られている(例えば特開平2−194893号)。そして、この受水槽に供給される水道水の供給量に対応した消石灰略飽和水溶液が受水槽内に供給されるのである。このようにして受水槽内で改善(改質)された水道水は送水ポンプ使用場所、例えば集合住宅等へ供給されることとなる。

概要

複数の受水槽を有する水道水改質装置の簡略かつ小型化を図る。

一つの消石灰溶解槽及び遊離炭酸濃度調整装置により夫々製造された消石灰略飽和水溶液と炭酸水と、原水である水道水とを少なくとも2以上の受水槽内に供給して混合して水道水の改質を行う。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

一部の水道水消石灰とを混合して消石灰略飽和水溶液を製造する消石灰溶解槽と、一部の水道水に炭酸ガス注入して所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水となす遊離炭酸濃度調整装置と、前記消石灰略飽和水溶液と前記炭酸水と原水である水道水とを混合して改質水となす少なくとも2以上の受水槽とよりなり、前記消石灰溶解槽と前記各受水槽とを夫々に水溶液注入装置を有する異なる水溶液供給管により接続するとともに、前記遊離炭酸濃度調整装置と前記各受水槽とを夫々制御弁を有する異なる炭酸水供給管により接続しかつ各受水槽に原水である水道水の給水管を接続したことを特徴とする水道水改質装置

請求項2

夫々の受水槽に液面計を設け、該液面計の信号により各受水槽に供給される原水である水道水、消石灰略飽和水溶液及び炭酸水の供給量を制御するよう構成してなる請求項1記載の水道水改質装置。

請求項3

夫々の受水槽に夫々単位送水管の一端を接続し、該各単位送水管の他端を送水装置を有する主送水管に接続するよう構成してなる請求項1記載の水道水改質装置。

請求項4

夫々の受水槽に送水装置を有する主送水管を接続してなる請求項1記載の水道水改質装置。

請求項5

ポンプとPH検知器とを有する改質水の戻し管の一端を主送水管であってかつ送水装置の上流側に接続するとともに該戻し管の他端を受水槽に接続してなる請求項3記載の水道水改質装置。

技術分野

0001

本発明は水道水改質装置、より詳しくは、水道水に消石灰飽和水溶液注入してその水道水を改質するようにした水道水改質装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、既存のビル高層住宅等においては、水道用の配管内が腐食し、赤水が発生し、しばしば問題となっているが、この対策として荷性ソーダ注入法ソーダ灰注入法、ライニング法や消石灰注入法等が知られている。この内消石灰注入法は、単に赤水を防止するだけでなくランゲリア指数(水の腐食性判定指標)の改善力が大きいことや主成分のカルシウムが健康上に良いと言われていることなどにより近来多く実施されている。この消石灰注入法は、攪拌機を有する消石灰溶解槽内に消石灰を投入するとともに水道水の一部を供給して攪拌し、消石灰をこの水道水に溶解して、消石灰略飽和水溶液を製造し、一方遊離炭酸濃度調整装置に、他の一部の水道水と炭酸ガスとを注入して所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水となし、この炭酸水と前記した消石灰略飽和水溶液と原水である水道水とを所定の比率受水槽に供給してこの水道水の水質を改善するものである。即ち、水道水を改質処理し、ランゲリア指数を改善するとともに消石灰が水道水中の炭酸ガス、具体的には遊離炭酸と反応して炭酸カルシウムが生成し、これにより水道水中のカルシウム分が増加するとともにこの炭酸カルシウムが水道管内壁に付着して被膜を形成し、この被膜により赤水の発生を防止するようにしたものである。ところで、かかる消石灰注入法においては、原水である水道水に消石灰略飽和水溶液を注入して、所定のPH値以下(水道局規制によるPH値8.6以下)でかつランゲリア指数がに近い水道水に改質するためには、水道水に含まれる遊離炭酸の濃度管理が重要である。そのため原水である水道水中の遊離炭酸濃度を計測し、炭酸ガスの注入量を制御して予め水道水中の遊離炭酸濃度を所定値となした後、受水槽に供給することが知られている(例えば特開平2−194893号)。そして、この受水槽に供給される水道水の供給量に対応した消石灰略飽和水溶液が受水槽内に供給されるのである。このようにして受水槽内で改善(改質)された水道水は送水ポンプ使用場所、例えば集合住宅等へ供給されることとなる。

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、従来、通常の既存の集合住宅においては、水道水を一旦受水槽に貯えた後、送水ポンプにより高架水槽に又は各住宅に送水されているが、この受水槽は、清掃時の断水を防止するため複数(通常は2槽)設けられている。かかる複数の受水槽を有する集合住宅において、前記したような水道水改質装置を採用しようとすれば、各受水槽毎に消石灰溶解槽や遊離炭酸濃度調整装置を設ける必要がある。そのため装置全体が大型となり広い据付面積が必要となるばかりでなく製作費も高くなり、かつ運転管理費も高くなるという問題がある。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、前記したような従来の問題点を解決するためになされたものであって、一部の水道水と消石灰とを混合して消石灰略飽和水溶液を製造する消石灰溶解槽と、一部の水道水に炭酸ガスを注入して所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水となす遊離炭酸濃度調整装置と、前記消石灰略飽和水溶液と前記炭酸水と原水である水道水とを混合して改質水となす少なくとも2以上の受水槽とよりなり、前記消石灰溶解槽と前記各受水槽とを夫々に水溶液注入装置を有する異なる水溶液供給管により接続するとともに、前記遊離炭酸濃度調整装置と前記各受水槽とを夫々に制御弁を有する異なる炭酸水供給管を接続し、かつ各受水槽に夫々原水である水道水の給水管を接続するようにした水道水改質装置を提供せんとするものである。かかる構成による水道水改質装置によれば一つの消石灰溶解槽及び遊離炭酸濃度調整装置により、製造された消石灰略飽和水溶液と炭酸水とは夫々異なる水溶液供給管及び炭酸水供給管を経て複数の受水槽に供給することができ、装置の小型化を図ることができる。そして好ましくは、夫々の受水槽には液面計が設けられこの液面計の信号により各受水槽内に供給される原水である水道水と、消石灰略飽和水溶液と炭酸水の供給量が所定の比率となるよう制御される。より具体的には、各受水槽には夫々上位液面計と下位液面計とが設けられ、この各受水槽で製造された改質水を使用場所へ送水すると、この液面が低下して来る。そしてその液面が下位液面に達すると下位液面計から信号を発し、原水である水道水の供給管に設けられた弁体及び水溶液供給管に配置された水溶液注入装置、炭酸水供給管に配置された制御弁を作動させて消石灰略飽和水溶液と炭酸水と原水である水道水とを所定の比率でこの受水槽内に供給して、ここで改質水を製造する。そして、この受水槽内の液面が上昇して上位液面に達すると上位液面計からの信号により前記水溶液注入装置を停止させるとともに前記制御弁と弁体を閉鎖するのである。各受水槽が比較的近距離に配置されているときは、夫々の受水槽には単位送水管の一端が接続され、この単位送水管の他端は、送水装置を有する主送水管に接続される。そして主送水管であってかつ送水装置の上流側と受水槽とはポンプ及びPH検知器を有する改質水の戻し管で連結され、このポンプを作動させることにより主送水管内の改質水のPHが検知される。このPH検知器の信号は運転データとして収集されるが、この改質水のPHが所定の範囲を外れたときは消石灰略飽和水溶液及び炭酸水の供給を停止する。勿論、この改質水のPHが所定の範囲を外れた場合、前記したように消石灰略飽和水溶液及び炭酸水の供給を停止する方法に代えて、炭酸水供給管に設けられた制御弁を制御するのが好ましい。即ち、かかる水道水改質装置においては、消石灰と炭酸水中に含まれる遊離炭酸とが中和反応して炭酸水素カルシウムが生成され、水道水が改質されることとなるが、この場合消石灰の供給量に対し遊離炭酸が少ないときは中和反応が早期に完了し、ランゲリア指数の充分な改善がなされない状態でPHが増大する。一方遊離炭酸が多過ぎると、改質水中に腐蝕性炭酸残留するため好ましくない。かかることから液面計からの信号(オンオフ信号)により、必要とする遊離炭酸を含有する炭酸水の供給量より僅かに少ない供給量となるよう設定して置き、そして受水槽で改質された改質水のPHをPH検知器で計測し、その信号により炭酸水供給管に設けられた制御弁を制御して、炭酸水の供給量を調整し、改質水のPHが少なくとも水道法で定める所定の範囲(PH5.8〜8.6)となるよう操作するのがよい。このような構成によれば主送水管に配置された送水装置により各受水槽内の改質水は単位送水管を経て同時に、又は必要に応じて単位送水管に設けられた手動開閉弁を操作することにより、一方の受水槽内の改質水のみを使用場所に送水することとなる。そのため各受水槽に夫々送水装置及びPH検知器を有する送水管を設ける場合に較べて装置を小型化かつ簡略化することができる。そして、この受水槽が比較的大なる距離(例えば200m以上)を置いて配置される場合には、消石灰溶解槽で製造された消石灰略飽和水溶液は別の送液装置により中間槽に供給し、ここで一旦貯えられ然る後水溶液注入装置を経て受水槽に供給されるよう構成するのがよい。この場合各受水槽には夫々送水装置を有する主送水管が接続されるとともに、各受水槽には、夫々ポンプ及びPH検知器を有する改質水の戻し管が設けられる。

0005

下図1及び図2に基づき本発明による水道水改質装置の実施例を説明する。図1において、1は攪拌機2を内装する消石灰溶解槽であってこの消石灰溶解槽1には、消石灰aが投入されるとともに給水弁3を有する第1の給水管4から一部の水道水W1が供給され、ここで消石灰略飽和水溶液W2が製造される。給水弁3は消石灰溶解槽1に設けられた液面計(図示せず)の信号により操作されるようになっている。5は溶解残渣dを排出する排出管である。この消石灰溶解槽1で製造された消石灰略飽和水溶液W2は、水溶液供給管6を経て2つの受水槽7a,7bに供給されるようになっている。即ち、水溶液供給管6は主管6aと分岐管6bとより構成され、この主管6aと分岐管6bには夫々水溶液注入装置としての注入ポンプ8a,8bが設けられている。この注入ポンプ8a,8bは可変容量型でもよいが制御を簡略化するためには定量型が選択され、制御装置10a,10bからの制御信号V1〜V4により操作されるよう構成される。より詳しくは、受水槽7a,7bに設けられた下位液面計9c,9dからの信号V5,V6が制御装置10a,10bに入力されるとここで制御信号V1,V2が作成され、この制御信号V1,V2により注入ポンプ8a,8bを作動させることにより消石灰略飽和水溶液W2を受水槽7a,7bに供給する。そして液面WLが上位液面WL2に達すると上位液面計9a,9bからの信号V7,V8が制御装置10a,10bに入力されると制御信号V3,V4が出力され、注入ポンプ8a,8bを停止する。この実施例において水溶液注入装置としての注入ポンプ8a,8bを有する異なる水溶液供給管を主管6aと分岐管6bとにより構成したが、これらは必要に応じて主管6aを平列に配置してもよい。一方、11は遊離炭酸濃度調整装置であって、この遊離炭酸濃度調整装置11は、遊離炭酸濃度計12と炭酸ガスボンベ13と混合槽14と制御弁15を有するガス管16と第2の供給管17とより構成されている。そして一部の水道水W3が第2の供給管17から混合槽14に供給されるとこの一部の水道水W3中に含まれる遊離炭酸の量が遊離炭酸濃度計12により計測され、その信号V9が制御弁15に導かれ、この制御弁15を操作して炭酸ガスボンベ13内の炭酸ガスCをガス管16を経て混合槽14内の水道水W3中に注入し、所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水W4が製造されるようになっている。この遊離炭酸濃度調整装置11においては炭酸ガスCを混合槽14内において水道水W3と混合させるようにしたが、これに代えてラインミキサーを用いて混合させることもできる。このようにして製造された炭酸水W4は、炭酸水供給管18を経て受水槽7a,7bに供給される。具体的には、炭酸水供給管18は主管18aと分岐管18bとにより構成され、この主管18aと分岐管18bとには夫々制御弁19a,19bが設けられ、この制御弁19a,19bは、前記注入ポンプ8a,8bと同様に制御装置10からの制御信号V1〜V4により制御されるようになっている。この場合においても制御弁19a,19bを有する異なる炭酸水供給管18を主管18aと分岐管18bとより構成したが、これに代えて主管18aを平列に配置してもよい。このようにして消石灰略飽和水溶液W2と炭酸水W4とが供給される受水槽7a,7bにはFM弁の如き弁体20a,20bを有する第3の給水管21a,21bが接続され、この弁体20a,20bも制御装置10a,10bからの制御信号V1〜V4により制御されるようになっている。そしてこの弁体20a,20bを開放することによりこの第3の給水管21a,21bから原水である水道水W5が受水槽7a,7b内に供給されるようになっている。このようにして消石灰略飽和水溶液W2と炭酸水W4と原水である水道水W5とにより改質水W6が製造される。22a,22bは夫々手動による開閉弁23a,23bを有する単位送水管であって、この単位送水管22a,22bの一端は夫々受水槽7a,7bに接続され、その他端は送水装置としての送水ポンプ25を有する主送水管26に接続されている。28は改質水W6の戻し管であって、この戻し管28は一端が主送水管26であってかつ送水ポンプ25の上流側に接続されるとともに、その他端は、受水槽7aに接続されている。そしてこの戻し管28にはポンプ29とPH検知器30とが配置されている。31は改質水W6の使用場所である集合住宅である。受水槽7a,7b内において製造された改質水W6の一部はポンプ29により主送水管26内から戻し管28を経て受水槽7aに戻されるがこのときPH検知器30からの信号V10が制御装置10a,10bに入力され、ここで運転データとして収集されるとともに記憶装置に予め入力されている所定の範囲のPH値と比較され、この改質水W6のPH値が所定のPH値を外れた場合は必要により警報を発するとともに、信号V2,V4が出力され少なくとも注入ポンプ8a,8b及び制御弁19a,19bを操作して受水槽消石灰略飽和水溶液W2及び炭酸水W4の供給を停止する。そして好ましくは、このPH検知器30の信号V10を制御装置10a,10bに入力し所定のPHを得るための炭酸水の供給量を求めて比例信号である制御信号を別途作成し、この制御信号V11,V,12により制御弁19a,19bを制御することにより、連続して好適な改質水W6を製造することができる。そして改質水W6は送水ポンプ25を作動させることにより単位送水管22a,22b及び主送水管26を経て使用場所である集合住宅31に送水することができる。このようにして受水槽7a,7b内の改質水W6を集合住宅31へ送水すると液面WLが低下する。そしてこの液面WLが下位液面WL1に達すると下位液面計9c,9dからの信号V5,V6が発せられ、前述したようにこの信号V5,V6に基づく制御信号V1,V2により水溶液供給管6である主管6a,分岐管6bに設けられた注入ポンプ8a,8bが、また炭酸水供給管17である主管17a,分岐管17bに設けられた制御弁18a,18bが、更にまた第3の給水管21a,21bに設けられた弁体20a,20bが操作され消石灰略飽和水溶液W2,炭酸水W4及び原水である水道水W5を所定の比率でもって受水槽7a,7b内に供給して改質水W6を製造する。そして受水槽7a,7bの液面WLが上位液面WL2に達すると上位液面計9a,9bから信号V7,V8が発せられ、注入ポンプ8a,8bを停止するとともに制御弁19a,19b及び弁体20a,20bを閉鎖する。勿論この場合、PH検知器30からの信号V10により制御信号V1〜V4を作成し、この制御信号V1〜V4を比例信号となし消石灰略飽和水溶液W2、炭酸水W4、及び水道水W5の供給量を制御することも考えられるが制御系が複雑となるため、この信号V1〜V4をオン・オフ信号となし、予め設定された水道水W5の時間当りの供給量を基に注入ポンプ8a,8bによる消石灰略飽和水溶液W2及び制御弁19a,19bによる炭酸水W4の供給量を定めておくのがよい。この場合炭酸水W4の供給量は実験により求められた所定の供給量より僅か少ない供給量となるよう設定しておくのがよい。そして不測の事態、例えば水道水W5の供給量が少ないか又は消石灰略飽和水溶液の供給量が多くなったときは改質水W6のPHが所定値を超えることとなる。このような場合前記したように消石灰略飽和水溶液及び炭酸水の供給を停止するか又は必要によりこの改質水W6のPHが所定置を超えた場合にのみ制御信号V11,V12を作成し、この制御信号V11,V12を比例信号として制御弁19a,19bを制御してより多くの炭酸水W4を受水槽7a,7bに供給して改質水W6のPH値を低下させるのである。なお、各受水槽7a,7bの何れか一方を清掃する場合は、開閉弁23a又は23bを手動操作して閉鎖し清掃する受水槽7a又は7b内の改質水W6の送水を停止することとなる。この実施例において制御装置10a,10bを2基設けた場合について示したがもちろん、この制御装置10a,10bは1基としてもよい。図2は、本発明による水道水改質装置の他の実施例を示す系統図であって、図1と同一符号は同一名称を示す。この実施例は受水槽7aと受水槽7bの距離Lが比較的遠く(例えば200m以上)離れている場合に好適なものであって、消石灰溶解槽1及び遊離炭酸濃度調整装置11は一方の受水槽7a近傍に配置される。そして特に消石灰溶解槽1で製造された消石灰略飽和水溶液W2は、注入ポンプ8aにより水溶液供給管6を構成する主管6aを介して受水槽7aに、また送液装置である遠心ポンプ32を作動させ水溶液供給管6を構成する分岐管6bにより他の受水槽7bの近傍に配置された中間槽33に供給され、ここで一旦貯えられた後注入ポンプ8bによりこの受水槽7bに供給されるようになっている。そして、遠心ポンプ32は中間槽33に設けられた例えばボールタップ式液面計の信号により作動されるよう構成されている。この場合各受水槽7a,7bには夫々PH検知器30a,30b及びポンプ29a,29bとを有する戻し管28a,28bが接続され、各受水槽7a,7b内の改質水W6のPHが検知されるようになっている。そして、この送水ポンプ25a,25bを作動させることにより各受水槽7a,7b内の改質水W6を集合住宅31a,31bに供給することができるようになっている。この実施例において遊離炭酸濃度調整装置11により製造された炭酸水W4も受水槽7b近傍に中間槽を設け、この中間槽から受水槽7b内に供給してもよいが、本来炭酸水W4は通常の水道水と同一圧力を有するものであり、特に中間槽は必要としない。前記実施例において弁体20a,20bを各受水槽7a,7bに設けられた上位液面計9a,9b及び下位液面計9c,9dからの信号V5〜V8に基づく信号V1〜V4により制御するようにしたが、この弁体20a,20bをFM弁とすれば、この信号V1〜V4による制御は必要としないことは明らかである。

発明の効果

0006

以上の説明から明らかなように本発明による水道水改質装置によれば、一つの消石灰溶解槽及び遊離炭酸濃度調整装置により消石灰略飽和水溶液と所定の遊離炭酸濃度を有する炭酸水とを製造し、この消石灰略飽和水溶液と炭酸水とを2以上の受水槽に供給して水道水の改質を行なうようにしたため、特に複数の受水槽を有する既存の集合住宅等においては、小型の装置でもって所定の水質を改善することができる。その結果装置の据付面積の縮少化とともに装置の製作費や運転経費をも削減することができるという大きな利点がある。

図面の簡単な説明

0007

図1本発明による水道水改質装置の一実施例を示す系統図である。
図2本発明による水道水改質装置の他の実施例を示す系統図である。

--

0008

1消石灰溶解槽4 第1の給水管
2攪拌機5排出管
3給水弁6水溶液供給管
7a,7b受水槽18炭酸水供給管
8a,8b注入ポンプ20a,20b弁体
9a,9b 上位液面計21a,21b 第3の給水管
9c,9d 下位液面計 22a,22b単位送水管
10制御装置23a,23b開閉弁
11遊離炭酸濃度調整装置25送水ポンプ
12 遊離炭酸濃度計 26 主送水管
13炭酸ガスボンベ28戻し管
14混合槽29ポンプ
ID=000003HE=015 WI=088 LX=0610 LY=2000
16ガス管32遠心ポンプ
17 第2の給水管 33 中間槽

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