CN1239400C

CN1239400C - 再生软水器离子交换树脂的装置及其中所使用的控制系统

Info

Publication number: CN1239400C
Application number: CN 200410036834
Authority: CN
Inventors: 宣南奎
Original assignee: NINE TECH Co Ltd
Current assignee: NINE TECH Co Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: JP2004322088A; CN1539751A

Abstract

本发明涉及一种再生软水器的离子交换树脂的装置及其控制系统。该再生软水器的离子交换树脂的装置包括：一盐水箱，位于所述软水器的主体的罩内并被制作成带有一在其上侧具有一开口的壳体；一容器，位于所述盐水箱中，以便容纳离子交换树脂；一盐载板，其水平地安装在所述盐水箱的底部和一位于所述盐水箱中的液位传感器之间，以便支撑倒入的盐；一盐水管道，其具有一个位于所述盐载板之下的端部并用做一通路；一液位传感器，其用于检测所述盐水箱中的盐水的液位；以及一控制系统，当在所述液位传感器上检测到的盐水的液位到达预定的液位时其切断流向所述盐水管道的水流。

Description

再生软水器离子交换树脂的装置及其中所使用的控制系统

技术领域

本申请涉及一种用于再生软水器的离子交换树脂的装置及其一种该装置中所使用的控制系统，更具体地讲，涉及仅在其中使用预定量的盐就可以使离子交换树脂再生的用于再生软水器离子交换树脂的装置和该装置中所使用的控制系统。本发明的装置和系统以可拆卸的方式安装在软水器上，使得可以改善其可靠性并降低该软水器的能耗。

本申请要求向韩国知识产权局提交的韩国实用新型申请No.2003-12319和No.2003-12322的优先权和利益，这两个专利申请的内容在此引入以作参考。

背景技术

通常，软水器被认为是一种借助于离子交换过程将硬水转化为软水的装置。

水流通过软水器的过程是为了利用离子交换树脂从水源水中除去硬水成分，例如Ca²⁺和Mg²⁺，而后获取硬度值低于预定值的软水。

通过软水器的水流操作(water flow action)使水源水通过安放在软水器的水箱中的离子交换树脂。这样，软水可以从软水器的出口阀被排出，于是使用者就可以使用软水了。

通过软水器的水流操作重复一定量的次数之后，离子交换树脂逐渐失去其离子交换能力。为了使其能力再生，离子交换树脂的再生过程将是必须的，在该过程中，通过在水流动操作过程中使水沿与正常方向相反的方向流过软水器和通过使用再生剂，例如盐(NaCl)，可以使离子交换树脂再生。

离子交换树脂的再生过程包括反冲洗步骤、沉淀步骤、再活化步骤和冲洗步骤。

反冲洗步骤是为了在水流动操作过程中使水沿与正常流动方向相反的方向从离子交换树脂的表面上流过，以便除去其上的积累物，该积累物是在水流过软水器的过程中由胶体或悬浮物质产生的。反冲洗的展开比(developing ratio)随水温度而变化，因此，考虑到季节，应当对流速适当地加以控制。

通常，反冲洗的展开比分布在60和80％之间。

图1是显示反冲洗的展开比对每一水流温度下的速度的曲线。如从该曲线所能看到的那样，为了获得所需要的反冲洗的展开比，如果水温度较高，那么水流的速度也应该更快。

以对每一水温度规定的预定的流速进行20分钟反冲洗。如果积累物的清除不充分，那么可以将反冲洗的时间进一步延长。

提供沉淀步骤以使在反冲洗步骤中产生的积累物沉淀，以便改善离子交换树脂的再活化效果。通常，给出5分钟用于进行沉淀，以便使从离子交换树脂上清除下来的积累物沉淀。

提供再活化步骤以通过将稀盐水倒至离子交换树脂上使离子交换树脂被再活化。在这里，该稀盐水的盐浓度为10％。

在现有技术中，使用者他/她自己应该制备盐浓度为10％的稀盐水并将该稀盐水倒至离子交换树脂上，以便使前者与后者接触。

虽然通过倒入这种稀盐水可以使离子交换树脂再生，但是使用者制备盐浓度为10％的盐水并不容易。因此，存在这样一些问题，即：离子交换树脂的再生进行得不充分，或由于盐水的盐浓度过大而在离子交换树脂中剩余一些盐成分。提供驱除步骤，用于在再活化步骤之后将残留在离子交换树脂中的盐成分除掉。使用者可以通过使水流过将盐成分除掉。

在冲洗步骤，使用水源水冲洗离子交换树脂。冲洗步骤一直进行到得到硬度低于预定值的软水为止。

如前所述，由于使软水器的离子交换树脂再生的传统的方式涉及使用者自己进行的人工操作，难以确定稀盐水的浓度，并且设定该过程的时间也不容易。因此，由于残留的过量的盐成分，不能实现完全的再生，不容易从离子交换树脂中除去盐成分。

另一方面，虽然在水流动操作的过程中或在离子交换树脂再生的过程中，可以通过一个管道和一个具有若干用于关闭和或打开该管道的电磁阀的头部组件(head assemble)可以实现对水流方向的控制，也还需要包括一个控制单元，以便在水流动操作的过程中或在离子交换树脂再生的过程中控制该电磁阀的操作。

通常，该控制单元包括一个安装到软水器中的电路板上的电路，以便控制根据软水器的操作控制该电磁阀。

由于该软水器总是与水有关，所以应当严格地防止触电。

为此，传统的软水器包括用于在使用交流市电时防止漏电的单独的装置。

家用软水器由于用于阻断漏电的装置往往会增加其重量。此外，还存在由于用于阻断漏电的装置的缺陷仍然有漏电的危险的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于再生软水器的离子交换树脂的装置及一种该装置中所使用的控制系统，它们可以在使用者将预定量的盐倒入该软水器时制备具有准确盐浓度的盐水。此外，通过使用这样制备的盐水，该软水器可以完成离子交换树脂的再生并且防止漏电的危险，确保使用者的安全。由于该控制系统只在再生过程中使用，可以降低能耗，即使在漏电的情况下人体也不受影响。

为了实现上述目的，用于再生软水器的离子交换树脂的装置包括：

一个盐水箱，其位于该软水器的主体的罩内并被制作成带有一个在其上侧具有一个开口的壳体；

一个容器，其位于所述盐水箱中，以便容纳离子交换树脂；

一个盐载板(salt web)，其水平地安装在该盐水箱的底部和一个位于该盐水箱的中的液位传感器之间，以便支撑通过在该软水器的主体的罩的上部的一盐入口倒入的盐；

一个盐水管道，其具有一个位于所述盐板之下的一个端部，以便吸水并将水喷射到所述盐载板上的所述盐上，以便制备盐水，并用做一通路，用于将所述盐水输送给处在所述容器中的所述离子交换树脂；

一个液位传感器，其用于检测该盐水箱中的盐水的液位；以及

一控制系统，其用在用于再生软水器的离子交换树脂的装置中，所述控制系统包括：

一头部组件，其具有两个或更多个流动通路和用于开或关所述流动通路的电磁阀，以便进行正常的流动操作和离子交换树脂的再生；

一连接器，其具有一暴露于所述软水器的外侧的开口和两个或更多个位于所述开口内的连接器焊盘，以便为所述电磁阀提供电力；以及

一控制单元，其具有一以可拆卸的方式被插入所述连接器的所述开口的结构和两个或更多个在所述控制单元被插入所述连接器的开口时将要被所述连接器焊盘接触的控制焊盘，结果使得它为每一个电磁阀提供控制电压，以便当在所述液位传感器上检测到的盐水的液位到达预定的液位时切断流向所述盐水管道的水流。

在上述装置中，一用于将水抽到所述盐上以制备所述盐水的管道和另一用于将所述盐水抽到所述容器中的管道彼此一体形成或彼此分开形成。

在上述装置中，所述盐水管道从所述头部组件延伸到所述盐水箱的底部，并且所述盐水管道的一端朝向所述盐载板弯曲并具有一带有两个或更多个喷水孔的喷射罩。

在上述装置中，所述盐载板具有一用于使述盐水管道和所述容器通过的通孔。

本发明还提供一种控制系统，其用在用于再生软水器的离子交换树脂的装置中，所述控制系统包括：

一控制单元，其具有一以可拆卸的方式被插入所述连接器的所述开口的结构和两个或更多个在所述控制单元被插入所述连接器的开口时将要被所述连接器焊盘接触的控制焊盘，结果使得它为每一个电磁阀提供控制电压。

附图说明

本发明的以上的和其他的特性和优点通过参照附图在详细的示范性实施例所作的说明将变的更加清楚。

图1是显示反冲洗的展开率对每一个水温度下的流速的曲线。

图2是根据本发明的用于再生软水器的离子交换树脂的装置的示意结构图。

图3是根据本发明的控制单元的示意结构图。

图4是根据本发明的控制单元的详细视图。

具体实施方式

图2是一种根据本发明的用于再生软水器的离子交换树脂的装置的结构图。参照图2，该装置包括：一个盐水箱10，其是位于软水器的外箱之中的内箱；一个头部组件50，其与所述盐水箱10相连接并且包括多个电磁阀SVI-SV5，以便使硬水流向用于软化的离子交换树脂70并且而后用阀调节和控制离子交换树脂再生所必须的水的供给和循环；一个容器60，其与所述头部组件50相连接，以便储存软水；被放置在所述容器60中的离子交换树脂70；被设置在所述头部组件50的一侧的一个盐入口20；一个盐载板80，其被固定在一个与所述盐水箱10隔开一预定距离的位置并且用于支撑通过所述盐入口20照入的盐；一个盐水管道30，其用于将水喷射到所述盐载板80上以便容易地溶解所述的盐并借助所述头部组件50的控制将盐水抽到离子交换树脂70上；以及一个液位传感器40，其用于检测溶解有盐的水的液位，以便精确地调节水中盐的浓度。

图3是控制单元100和用于该控制单元的连接器120的结构图。如图3所示，连接器120包括一个用于插入控制单元100的开口121。在开口121内设置多个焊盘(pad)PAD71～PAD76，其中的每一个都分别与所述头部组件50相连接。此外，还设置了一个焊盘PAD77，用于接收来自液位传感器40的传感信号。

控制单元100包括一个用于控制该控制单元的离子交换树脂再生的开关；一个用于显示运行状态的显示器；多个焊盘PAD81～PAD86，其用于在控制单元100被插入连接器120的开口121中时接触焊盘PAD71～PAD76；以及一个焊盘PAD87，其用于接触所述焊盘PAD77。

由于采用了所描述的这样的结构，使用者可以控制处在控制单元100被连接到用于控制单元的连接器上的状态下的软水器的运行。在完成该控制后，将控制单元100与连接器120分离开并将其储存以备将来之用。

这里，在控制单元100与连接器120分离开的同时，所述电磁阀SV1～SV5具有预定的开关状态，以便使软水器在水流动操作状态下正常运行。

此外，连接器120包括一用于在控制单元100被分离时防止外来物被插入其中。

以下，将详述该装置的运行。

头部组件50包括多个水通路，使得可以供给硬水和排放软水，或通过盐水管道30将水提供给盐水箱10，并通过使用由穿过所述水通路的每一个设置的控制单元100控制的多个电磁阀将具有精确的盐浓度的盐水提供给安放在盐水箱60中的离子交换树脂。

参照图4，用于控制所述运行的控制单元包括多个焊盘PAD71～PAD75，它们每一个都被设置在连接器120的开口121的底部，并且与每一个电磁阀SV1～SV5的电源线相连接；焊盘PAD76，其与全部电磁阀SV1～SV5共同连接的一接地线连接；与液位传感器40相连接的焊盘PAD77；接触焊盘PAD71～PAD77的焊盘PAD81～PAD87；离子交换树脂再生开关101，其可被使用者利用操作与连接器120相连接的控制单元100；控制器102，其在使用者按动离子交换树脂再生开关101时产生用于控制电磁阀SV1～SV5中的每一个的操作的控制信号并根据通过所述焊盘PAD87施加的传感信号控制该再生；一个阀控制单元103，其接收由所述控制器102产生的控制信号并将电力施加到选择的电磁阀SV1～SV5上；一个用于提供电力的电源104；以及一个显示单元105，其用于通过控制器102的控制作用显示软水器的运行状态。

在软水器在正常状态下运行时，电磁阀SV1～SV5被固定在一个开或关的状态，在该状态下，可得到正常的水流动操作。因此，可以完成正常的水流动操作，通过该作用，借助于水源水的压力，可以将硬水变为软水。

在水通过该软水器流动一定时间后，就需要使离子交换树脂再生。为了完成再生，使用者将控制单元100插入安装在软水器的上部的连接器120的开口121中。

而后，使用者按动离子交换树脂再生开关101。在按动离子交换树脂再生开关之前，使用者可以根据软水器的类型通过盐入口20倒入盐或盐水。

控制器102检测开关101的按动，并且控制器102按照离子交换树脂的再生操作产生用于控制电磁阀SV1～SV5的控制信号。

来自控制器102的控制信号被施加到阀控制单元103上，而阀控制单元103根据控制器102的控制信号控制由电源向电磁阀SV1～SV5施加电力，使得在头部组件50中所限定的流动通路可以打开或关闭，以影响所需要的再生过程。

换句话讲，包括反冲洗步骤、沉淀步骤、再活化步骤、驱除步骤和冲洗步骤的离子交换树脂的再生过程可以以自动方式实现。

盐水箱10是用塑料制造并一体成型，以保留液体。此外，可以容易地将盐载板80安装在盐水箱10中。

以下，将具体地描述再生过程的每一个步骤。

在使用者按动安装在软水器箱体上的某一位置上的再生按钮110时，而后控制单元100在考虑到流速的情况下启动预置操作(pre-set operation)。

在反冲洗步骤中，水将沿与水流动操作过程中正常的流动方向相反的方向流动。这里，控制单元100确定每一个电磁阀SV1～SV5的适当状态，并为每一个电磁阀提供电力，使得安装在头部组件50上的每一个电磁阀工作，以改变在软水器的盐水箱中的水流方向。

更具体地将，在用箭头“A”表示的和用实线显示的一方向上流动的水流被转换为在在用箭头“B”表示的和用虚线显示的一方向上流动的另一水流。

借助于这样的反冲洗，聚集在离子交换树脂70中的胶体或悬浮物漂浮并显现(developed)。

在反冲洗步骤中，控制单元100检测水的温度，并确定适合该温度的水流速度。为了检测水的温度，可以包括一个与控制单元100相连接的温度传感器。

在根据水的温度和反冲洗过程的时间考虑到水流的速度的情况下进行上述反冲洗步骤后，接下去是沉淀步骤。

沉淀步骤是使胶体或悬浮物沉淀。控制单元100控制所有的电磁阀SV1～SV5被关闭，以便防止盐水箱中的水循环。因此，水不能在软水器中循环。

沉淀步骤将促进离子交换树脂的再活化作用，并被设定延续5分钟，在这5分钟中，水流被阻塞。

在再活化步骤中，使用者通过盐入口20倒入盐。这里，通过盐入口20被倒入的盐可以是500g或1000g的市售包装品。盐的数量可以根据软水器的类型确定。因此，使用者不得不单独称量倒入的盐量。只通过倒入一个包装单位的盐使用者可以容易地制备具有精确的盐浓度的盐水。

使用者倒入用于再生离子交换树脂的盐，可以在按动再生按钮110之前，或者在沉淀步骤过程中。

被使用者通过盐入口20倒入盐被放置在位于盐水箱10中的盐载板80上。

在这种状态下，在完成沉淀步骤后，控制单元100被控制通过盐水管道30将水抽入盐水箱10中。

这里，包括多个孔的喷射罩31被附着到盐水管道30的一端，以便喷射水。被抽吸的水被喷射到盐载板80上的盐上，使盐容易溶解。

如所述那样，被抽吸的水自动地溶解盐，以制备盐水。当用液位传感器检测盐水液位时，水的抽吸将停止，使得可以得到具有精确盐浓度的盐水。

回过来再参考图2，附图标记90表示盐水表面。当溶解有盐的水到达用90表示的液位时，被液位传感器40检测到，而后停止抽水。这样，就可以得到具有精确的盐浓度的盐水。

换句话讲，如果使用者倒入一定量的盐，那么可以自动地溶解倒入的盐并且得到具有精确盐浓度的盐水。

因而，在得到具有预定的盐浓度的盐水后，以这样的方式控制电磁阀SV1～SV5，使得盐水箱10中的盐水可以通过盐水管道30流到离子交换树脂中。结果，盐水流到离子交换树脂70中，使离子交换树脂70再生。

盐水管道30的结构设计得其一端与喷射罩31相连接并向上弯曲。此外，可以包括用于抽水的管道和用于排水的管道做为不同的部件。

这里，根据软水器的类型，使用者他自己/她自己将盐水倒入软水器中，或者盐水可以自动制备。盐水的液位可以用液位传感器检测，检测数据可以通过焊盘PAD77，PAD87传送给控制单元100的控制器102，使得控制器102确定以自动的方式完成再活化步骤的时间。

在再活化步骤之后，将开始驱除步骤。

驱除步骤是除掉离子交换树脂中剩余的盐。控制电磁阀SV1～SV5以获得与反冲洗步骤中同样的水流状态。因此，水流入离子交换树脂中，除掉剩余的盐。

而后，在冲洗步骤中，抽取水源水以流入离子交换树脂。水源水在通过离子交换树脂后通过阀被排出，以清洗离子交换树脂。根据通过阀排放的水的硬度确定冲洗步骤的时间。可以包括另一个传感器用于检测水的硬度。

在进行离子交换树脂的再生的每一步骤的同时，控制器102输出有关当前步骤和错误的信息。这样的信息被传送给显示器105，似的使用者可以了解过程的当前状态和错误的出现。

显示器105可以以可视的方式告知使用者步骤的当前状态。要不然，可以以听觉的方式告知使用者步骤的当前状态。此外，还可以将视觉方式和听觉方式组合起来，以便告知使用者步骤的当前状态。

在通过执行所有的再生步骤完成离子交换树脂的再生后，控制器102通过显示器105显示再生已正常完成。

显示器105可以是液晶显示器或根据步骤的状态开/关的LED。

当显示器105显示再生步骤完成时，所有的电磁阀SV1～SV5都已经返回它的可以进行正常的水流动操作的状态。这样，使用者就可以将控制单元100与连接器120分离并将其储存。

用于控制单元100的电源104可以是多个彼此串联的电池，一个可再充电的电池，或一个专用的电池。如果使用可再充电的电池，则可以包括一个适合与控制单元100的再充电装置。

如前所述，当使用者倒入盐时，根据本发明的用于再生软水器的离子交换树脂的装置使得可以自动地抽取一定量的水，以便溶解所述的盐，而后制备具有精确盐浓度的盐水。这样，它比传统的装置更方便，在传统的装置中，使用者需要调节盐的浓度，以便制备盐水。

此外，由于采用了电池或可再充电电池做为控制软水器的运行所需要的电源，并且仅仅在再生离子交换树脂时才将控制单元100连接，所以可以防止由于漏电所引起的事故。

在使用者使用软水器以获得软水时，软水器可以利用水源水的压力进行操作，而无须任何电源。这样，在正常使用时，不必将电源连接到软水器上。电源连接到控制单元上仅仅是为了在进行离子交换树脂的再生时控制电磁阀SV1～SV5。因此，可以节省能耗。

如前所述，当使用者倒入盐时，根据本发明的用于再生软水器的离子交换树脂的装置使得可以自动地制备具有精确盐浓度的盐水并使用该盐水再生离子交换树脂。使用者的方便得到改善。

此外，由于可以获得具有精确盐浓度的盐水，所以可以解决由于盐的浓度低而使离子交换树脂的再生不完全，或由于盐的浓度高而在再生后剩余过量的盐的问题。这样，离子交换树脂的再生的可靠性得到改善。

此外，由于控制单元可以以可拆卸的方式连接到软水器上，所以在使用者使用软水器，以在水流动操作中获得软水时，电源可以与控制单元分离。

此外，由于采用了供给低电压和低电流的电池或可再充电电池，人体即使在漏电的情况下也不会受影响。结果，可以将漏电防护结构减少到最低限度或免除，使得可以降低生产成本和重量。此外，由于可以将控制单元设计成可再充电的并且只在进行离子交换树脂再生时才使用，所以与现有技术的软水器相比较可以将能耗降至最低。

虽然业已参照本发明的若干示范性实施例对本发明作了部分地显示和描述，但是，对本领域中的技术人员来说，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的条件下，当然可以在形式和细节上作出各种变化。

Claims

1.一种用于再生软水器的离子交换树脂的装置，包括：

一盐水箱，其位于所述软水器的主体的罩内并被制作成带有一在其上侧具有一开口的壳体；

一容器，其位于所述盐水箱中，以便容纳离子交换树脂；

一盐载板，其水平地安装在所述盐水箱的底部和一位于所述盐水箱中的液位传感器之间，以便支撑通过所述软水器的所述主体的罩的上部上的一盐入口倒入的盐；

一盐水管道，其具有一个位于所述盐板之下的端部，以便吸水并将水喷射到所述盐载板上的所述盐上以便制备盐水，并用做一通路，用于将盐水输送给处在所述容器中的所述离子交换树脂；

一液位传感器，其用于检测所述盐水箱中的盐水的液位；以及

2.根据权利要求1所述的装置，

其中一用于将水抽到所述盐上以制备所述盐水的管道和另一用于将所述盐水抽到所述容器中的管道彼此一体形成或彼此分开形成。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述盐水管道从所述头部组件延伸到所述盐水箱的底部，并且所述盐水管道的一端朝向所述盐载板弯曲并具有一带有两个或更多个喷水孔的喷射罩。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述盐载板具有一用于使述盐水管道和所述容器通过的通孔。

5.一种控制系统，其用在用于再生软水器的离子交换树脂的装置中，所述控制系统包括：

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述的控制单元包括：

一再生开关，其在使用者希望进行离子交换树脂再生时由所述使用者选择；

一控制器，其产生用于控制每一个电磁阀的控制信号，以便制造再生离子交换树脂所需要的水流，以及产生指示所述操作的当前状态的状态信号；

一阀控制器，其用于根据来自所述控制器的所述控制信号选择性地为所述控制焊盘从电源提供电力；以及

一显示器，其用于接收所述控制器的所述状态信号，用视觉形式或听觉形式显示所述操作的当前状态，并将所述操作的当前状态告知所述使用者。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其中所述电源包括电池、可再充电电池和专用电池之中的一种。

8.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述连接器还包括位于其开口中的与用于检测所述盐水的液位的一液位传感器相连接的一焊盘，并且所述控制单元还包括与所述焊盘相连接的另一焊盘，以便接收来自所述液位传感器的一传感信号，结果使得所述控制器可以通过检测所述盐水的液位确定在再生离子交换树脂的过程中完成再活化步骤的时间。