JP2002035743A - 軟水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水の水質変動やイオン交換樹脂の性能劣化
があっても硬度成分のリーフを防止することができる軟
水装置を提供する。 【解決手段】 サンプリング管２１，２２が軟水器４，
１１の送出口から離隔して差し込まれている。第１軟水
器４に原水を通水し、他方、例えば、第２軟水器１１へ
は原水を通水しないでおく。サンプリング管２１でサン
プリングされた被処理水の硬度成分濃度が所定の濃度に
達したならば、弁２，６と弁９，１３の流路選択を切り
替え、原水を第２軟水器１１に流す。第１軟水器４は、
塩水槽１４からの塩水によって再生される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬度成分を含む原
水を軟化処理（脱硬度処理）して軟水とするための軟水
装置に係り、特に２台の軟水器を並列に設置し、これら
の軟水器に原水を交互に通水することにより休みなく軟
水を生産しうるようにした軟水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ボイラ、温水器或いは冷
却器等の冷熱機器類への給水ラインには、冷熱機器内で
のスケール付着を防止する必要から、給水に含まれる硬
度成分を除去するための装置が接続されており、なかで
も、イオン交換樹脂を用いて高度分を除去する方式の自
動再生軟水器が広く普及している。この種の軟水器は、
Ｎａ^＋型のイオン交換樹脂を用い、水中に含まれるＣａ
^２＋或いはＭｇ^２＋等の金属陽イオンをＮａ^＋と置換さ
せ、硬度分を除くものであり、上記樹脂が陽イオンと置
換して飽和状態になり、硬度分の除去能力を失った場合
には塩水と接触させてその能力を再生するようになって
いる。この場合、再生動作中は軟水を供給することがで
きないため、２台の軟水器を用い、軟水器を交互に通水
状態にして常時軟水を供給できるようにしている。

【０００３】この種の旧来の軟水装置は、タイマーによ
って軟水器への通水を切り替えるようにしているが、タ
イマーの不測の事故や故障等により、複数台の軟水器が
同時に再生作動し通水できなくなる場合や、復数台に同
時に原水が通水される事態が生じていた。

【０００４】かかる短所を克服するものとして、特開平
６−１５２６５号公報には、軟水給水路に電磁弁を備え
た複数の軟水器を並列に接続し、この軟水器を交互に軟
水供給運転させる構成において、この軟水器を所定時間
運転後又は、所定通水量を通水した後イオン交換樹脂を
再生するため、一方の電磁弁を閉じると共に、他方の電
磁弁及び軟水器に通信線を介して信号を送り、電磁弁を
開き軟水器を運転し、この軟水器が所定時間経過後又は
所定通水量を通水後、再生動作を始めると、前記電磁弁
を閉じると共に、電磁弁を開いて前記通信線を介して再
生後の軟水器と交互に自動運転させる軟水器の運転制御
方法が開示されている。

【０００５】この軟水器の運転方法によれば、一方の軟
水器の動作信号を通信線を介して他方の軟水器の制御器
に与えるので、各軟水器において再生動作及び軟水供給
が同時に行われることはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−１５２
６５号の軟水装置の運転制御方法では、軟水器を所定時
間運転後又は所定通水量を通水した後イオン交換樹脂を
再生するため、原水の水質が変動して硬度成分濃度が高
くなったり、軟水器内のイオン交換樹脂の特性が変化
（例えば劣化）したときには硬度成分がリークするおそ
れがある。

【０００７】本発明は、このような原水水質の変動やイ
オン交換樹脂の特性変化が生じても硬度成分のリークを
確実に防止することができる軟水装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の軟水装置は、原
水が交互に通水されるように並列に設置された２台の軟
水器と、各軟水器の再生を行うための共通の再生槽と、
各軟水器への原水の通水切替及び再生を制御する制御装
置とを有する軟水装置において、該軟水器の処理水の硬
度又は硬度上昇を検出する硬度検出器が設けられてお
り、前記制御装置は該硬度検出器からの硬度検出信号に
基づいて各軟水器への原水通水切替及び再生を制御する
ものであることを特徴とするものである。

【０００９】かかる本発明では、軟水器の処理水の硬度
成分濃度を検出し、この検出された硬度成分濃度に基づ
いて軟水器への原水通水切替と再生を行うようにしてい
るので、硬度のリークが確実に防止される。ここで硬度
成分濃度検出をあらかじめ定めた採水量毎に実施し、今
回検出値と前回検出値を比較して上昇度合を算出し、該
上昇度合に基いて通水切替を実施しても良い（検出器が
劣化してもリーク検出できる）。

【００１０】以下、硬度検出を例に説明する。本発明で
は、硬度成分のリークを一層確実に防止するために、軟
水器のイオン交換樹脂層中から処理水をサンプリング
し、この処理水の硬度に基づいて軟水器への通水切替及
び再生を制御することが好ましい。

【００１１】かかる軟水装置にあっては、処理水のサン
プリング箇所よりも後流側になお所定量のイオン交換樹
脂が存在するため、該サンプリング水から所定値以上の
硬度成分が検出された段階で原水の通水切替と再生を行
うことにより、硬度成分のリークが防止される。

【００１２】また、本発明では、硬度成分のリークをほ
ぼ完璧に防止する、すなわち硬度検出器の故障や軟水器
の再生不良等による硬度リークをも防止するために、軟
水器の後段に非再生型ポリッシャを備えてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。

【００１４】図１は実施の形態に係る軟水装置の系統図
であり、交互に原水が通水されるように並列に２個の軟
水器４，１１が設置されている。原水は、配管１、三方
弁２、配管３を介して第１軟水器４に導入され、軟化処
理される。軟水は配管５、四方弁６、配管７、非再生型
ポリッシャ８を介して取り出される。原水は、また、配
管１から三方弁９、配管１０、第２軟水器１１、配管１
２、四方弁１３、配管７、非再生型ポリッシャ８の順に
流れ、軟水として取り出される。このポリッシャ８内に
もＮａ^＋型のイオン交換樹脂が充填されている。このポ
リッシャ８の硬度成分負荷は極めて低いので、非再生型
とし、必要に応じてイオン交換樹脂の全量を新品と交換
する。

【００１５】軟水器４，１１内のイオン交換樹脂を再生
するために、塩水槽１４内の食塩水がポンプ１５、配管
１６及び四方弁６又は１３を介して軟水器４，１１に導
入可能とされている。また、食塩水による再生後にイオ
ン交換樹脂を原水でリンスするために、配管１から分岐
した配管１７が各四方弁６，１３に接続されている。

【００１６】再生排水を排出するために、前記配管３，
１０の三方弁２，９に排出用配管１８が接続されてい
る。これらの弁２，６，９，１３及びポンプ１５は制御
装置１９によって制御される。この制御装置１９には制
御内容を管理コンピュータに送信するための通信端末２
０が接続されている。

【００１７】再生のタイミングを決定するために、軟水
器４，１１の流出ポートよりも所定距離離隔したイオン
交換樹脂層内から被処理水を取り出すようにサンプリン
グ管２１，２２が各軟水器４，１１内に差し込まれてい
る。

【００１８】このサンプリング管２１又は２２でサンプ
リングされた被処理水の硬度成分濃度をセンサで測定
し、サンプリング地点までブレークが達してきたかどう
かをチェックしている。このセンサの測定値は前記制御
装置１９に入力される。

【００１９】この軟水装置を運転するには、一方、例え
ば、第１軟水器４に原水を通水し、他方、例えば、第２
軟水器１１へは原水を通水しないでおく。当然ながら、
この場合、弁２は配管１，３を連通し、弁６は配管５，
７を連通している。弁９は配管１，１０を遮断し、弁１
３は配管１２，７を遮断している。軟水は非再生型ポリ
ッシャ８から取り出される。

【００２０】サンプリング管２１でサンプリングされた
被処理水の硬度成分濃度が所定の濃度に達したならば、
弁２，６と弁９，１３の流路選択を切り替え、原水を第
２軟水器１１に流す。軟水は非再生型ポリッシャ８から
取り出される。

【００２１】この第２軟水器１１に原水を通水している
間に第１軟水器１１に塩水槽１４から食塩水を流し、イ
オン交換樹脂の再生を行う。この再生を行う場合、弁６
は配管１６，５を連通させ、弁２は配管３，１８を連通
させる。そして、ポンプ１５が始動し、塩水槽１４内の
食塩水が第１軟水器４に流通し、その中のイオン交換樹
脂が再生される。廃食塩水は配管３，１８を介して排出
される。

【００２２】所定量の食塩水を流した後、ポンプ１５を
停止する。また、弁６を切り替え、配管１７，５を連通
させる。これにより、原水が第１軟水器４に流通し、第
１軟水器４内に残留していた食塩水が配管３，１８を介
して押し出され、再生が終了する。再生終了後は、弁
２，６を閉弁状態とし、次回の軟水製造を待つスタンバ
イ状態とする。

【００２３】第２軟水器１１に原水を通水し続けること
によりサンプリング管２２からのサンプリング水の硬度
成分の濃度が所定濃度に達したならば、原水通水を第１
軟水器４に戻し、第２軟水器１１を再生する。

【００２４】第２軟水器１１を再生するには、当然なが
ら、第１軟水器４の場合と同じく塩水槽１４内の食塩水
を配管１６，１２の順に流し、廃食塩水を配管１０，１
８を介して排出する。リンスを行うときには、配管１
７，１２を介して原水を第２軟水器１１に導入し、残留
食塩水を配管１０，１８を介して押し出す。リンス終了
後、第２軟水器１１をスタンバイ状態とする。

【００２５】このように軟水器４，１１への原水通水を
交互に行い、一方で軟水製造を行っている間に他方でイ
オン交換樹脂の再生を行う。

【００２６】この軟水器４，１１の切り替えのタイミン
グは、サンプリング管２１又は２２からのサンプリング
水の硬度成分濃度に基づいて行なわれるものである。サ
ンプリング水の硬度成分濃度が所定値に達した段階で
も、サンプリング管２１，２２と軟水器４，１１の流出
ポートとの間には未破過のイオン交換樹脂が存在するの
で、硬度成分が軟水製造中の軟水器４又は１１からリー
クすることが無い。仮に何らかの原因で硬度成分が軟水
器４又は１１からリークしても、非再生型ポリッシャ８
を設けているので、生産水たる軟水にまで硬度成分がリ
ークすることは全くない。

【００２７】なお、通信端末２０により、硬度情報や、
各軟水器の採水情報などが管理コンピュータに転送で
き、該管理コンピュータにて、採水量や硬度リーク量を
時系列的にデータ管理すれば、採水量の低減傾向や、後
段の非再生型ポリッシャにかかったイオン負荷総量など
が把握でき、軟水器に内蔵される樹脂交換時期又は非再
生型ポリッシャの交換時期を予測することも可能であ
る。

【００２８】このサンプリング管２１，２２でサンプリ
ングした被処理水の硬度成分濃度を測定するのに好適な
装置について図２を参照して説明する。

【００２９】図２の通り、各サンプリング管２１，２２
からのサンプリング水はそれぞれ弁２１ａ，２２ａを介
して水槽２３に導入される。当然ながら、サンプリング
管２１からの水を水槽２３に貯めるときは弁２１ａを開
とし、弁２２ａを閉とする。サンプリング管２２からの
水を水槽２３に貯めるときは、逆にする。この水槽２３
は大気開放しており、軟水中の溶存気体が大気へ抜け出
る。また、この場合、配管２１，２２の末端部は水槽２
３内の軟水と接しないような位置に配置される。水槽２
３の底部にはブロー弁２４を有したブロー配管２５が接
続されている。

【００３０】この水槽２３の下部の取出口からチューブ
ポンプ３０を有した配管３１を介して水槽２３内の水が
定量かつ定圧にて取り出される。この軟水は、キャピラ
リー式などの熱交換器３２を介して硬度成分測定器４０
へ導入され、硬度成分が測定された後、排出配管３３を
介して廃棄される。測定後の軟水は排出配管３３から需
要箇所へ戻すようにすれば、水回収の点で望ましい。

【００３１】なお、配管３１の途中には、比較標準液タ
ンク５０内の比較標準液をポンプ５１を介して送り込む
ための配管５２が接続されている。

【００３２】硬度成分測定器４０の検出信号は、信号処
理回路４１に入力されて演算処理され、この演算結果に
応じて前記制御装置１９が軟水器４，１１への原水の通
水の切替及び再生制御を行う。この回路４１は、通信端
末４２に接続されている。この通信端末４２はデータを
有線又は無線によって管理コンピュータ（図示略）へ送
信する。送信されたデータは、履歴情報として蓄積され
ると共に、警報など必要に応じて客先又はメンテナンス
を担当する組織へインターネットメールやＦＡＸまたは
携帯端末等によって連絡するよう構成されている。これ
により、遠隔地からの集中管理が可能となる。

【００３３】なお、水槽２３には液面を検知するレベル
計（図示略）が設置されており、所定の水位に達する
と、サンプリング管２１，２２に設けられた弁２１ａ，
２２ａが閉弁され、それ以上の軟水導入が停止される。
この水槽２３はブロー弁２４によって１回の水質測定の
度毎に空にされ、次回の測定時に新たに軟水が所定水位
まで取り込まれる。なお、サンプリング管２１又は２２
から水を水槽２３に貯めるときには、水を水槽２３に貯
めてからブロー弁２４を開いて水をブローする共洗いを
１〜１０回程度繰り返し、前回の測定時の影響を無くす
のが好ましい。

【００３４】前記の通り、この水槽２３内の水を定圧、
定流量供給可能なチューブポンプ３０によって硬度成分
測定器４０へ供給している。これにより、硬度成分測定
器４０として、流速や圧力によって検出値が変動するイ
オン電極センサを用いたときの誤差を防止できる。

【００３５】また、この硬度成分測定器４０の前に検水
を一定温度にするための熱交換器３２が設置されてい
る。これは、検水の温度をできるだけ一定に保つために
用いられ、特に硬度測定器４０の劣化を判定するのに用
いられる比較標準液との温度を同じにするのに有効であ
る。水槽２３から供給された検水と比較標準液タンクよ
り供給した比較標準液とを同じ温度とすることにより、
検水と比較標準液との測定電圧を正しく比較することが
可能となる。この熱交換器３２としては、例えばステン
レスキャピラリー管等の熱交換を行える材質のもので、
耐食性のある材料を蛇管状にするなどして流路を確保で
きるようにしたものが好適である。

【００３６】この硬度成分測定器４０では、硬度成分濃
度が上昇すると硬度イオン電極による測定電圧が上昇す
ることを利用したものである。一定時間毎に測定した電
圧値から、前回の測定値と今回の測定値を比較し、それ
らの差が一定値以上に達したときに、硬度リークと判定
する。

【００３７】イオン電極（イオンセンサー）は、１ｐｐ
ｍ以下の低濃度では上記の様々な要因により出力電位が
変動し硬度リークによる変動電位との区別がつかないこ
とがあるため、前回の測定値と今回の測定値の比較によ
る傾向変化に基づいて硬度のリークを検出する。すなわ
ち前回の測定値と今回の測定値の差が設定された基準値
をオーバーした場合に硬度リークと認定する。この方法
にあっては、必ずしも硬度成分濃度の絶対値を知る必要
はない。しかし、前回の測定値と今回の測定値の差が小
さく、徐々に硬度リーク成分が上昇する場合には硬度リ
ークを検知できない場合が生じるため、望ましくは、比
較標準液と検水の測定電圧がある一定以上の差となった
場合も、歯止めとして警報を発する回路を付加する方が
良い。

【００３８】イオンセンサーの検出部は、経年変化があ
るため定期的に基準溶液（比較標準液）による変化量の
測定とそれによる校正・一定基準値以下になった場合の
センサー膜の交換等が必要になる。そのため液面計を内
蔵する比較標準液タンク５０及び液供給ポンプ５１を設
け監視制御装置のコントロールにより定期的に測定器４
０に送液し基準値を校正すると共にセンサー膜の交換時
期及び比較標準液の補充時期を通信端末経由で情報セン
ターに通報しその定期的サービスを行わせる。即ち、例
えば、イオン電極の膜交換直後に比較標準液を用いて測
定した測定電圧に対し、それ以降の測定電圧がある一定
値以下になったときには硬度成分測定器の劣化と判断
し、イオン電極の膜交換や測定器そのものの交換等のメ
ンテナンスを行う。

【００３９】比較標準液タンク５０内の比較標準液はタ
ンク内に設置されたレベル計で管理されており、液の量
がある一定量以下になった場合には警報を出すなどし
て、比較標準液の補給が必要であることを知らせるよう
にしてある。

【００４０】この硬度成分濃度測定装置によれば、２４
時間にわたって軟水製造の硬度成分濃度測定が自動的に
行える。また、硬度リークのない軟水を得ることができ
る。比較標準液の補充、硬度測定器の膜交換及び測定器
交換等のメンテナンスの時期を報知するシステムにする
ことにより、メンテナンスが確実に行え、安定した装置
の運転が可能である。

【００４１】図３を参照して塩水槽１４の好ましい構成
について説明する。

【００４２】塩水槽１４は、配管１６及びポンプ１５を
介して軟水器に対し再生用食塩水を供給すると共に、食
塩水を調製するための原水が配管１から槽内に導入可能
とされている。この塩水槽１４の下部には固形状の塩が
沈降堆積している。この沈降した塩を舞い上がらせて溶
解を促進させるために、攪拌装置として散気管６４が塩
水槽１４の底部に設置され、該散気管６４に対し空気配
管６５を介してコンプレッサ６６より空気が供給可能と
されている。

【００４３】未溶解の塩と濃度センサ６８とが直に接触
しないようにするためにメッシュ６７が塩水槽１４内に
設置され、このメッシュ６７で囲まれた領域内に濃度セ
ンサ６８と水位センサ６９とが設けられている。この濃
度センサ６８としては、塩水濃度が高くなることにより
浮力が増大し、所定以上の浮力を受けると信号を出力す
るフロート式のものが安価で好適であるが、Ｎａイオン
電極、Ｃｌイオン電極、安価な高性能の電気伝導度計な
どその他のいずれのものであっても良い。

【００４４】水位センサ６９は、塩水槽１４内の水位が
所定水位に達するとフロートがリミットスイッチやリー
ドスイッチ等を作動させるフロート式のものが安価で好
適であるが、電極式、光学式、超音波式などいずれのも
のを用いても良い。

【００４５】これらのセンサ６８，６９の出力信号は制
御器７０に入力されており、該制御器７０はコンプレッ
サ６６、濃度低下表示器７１及び警報器７２に信号を与
える。また、この制御器７０は通信端末７３を利用して
管理コンピュータにデータを送信し、該管理コンピュー
タに運転履歴を記憶させ、保守管理にこのデータを利用
するようにしている。なお、警報器７２としてはブザ
ー、ランプなど各種のものを用いることができる。表示
器７１としては、ランプ、液晶パネルなど各種のものを
用いることができる。

【００４６】この塩水槽１４には、水位センサ６９の検
出水位が所定水位となるように前記配管１から分岐配管
（図示略）を介して原水が導入される。水位センサ６９
が所定水位を検出した信号を出力すると、制御器７０は
濃度センサ６８の濃度をルックアップし、この濃度が所
定の濃度よりも低いときには濃度低下表示器７１に濃度
不足を表示させると共に、コンプレッサ６６を所定時間
作動させ、散気管６４から空気を吹き出し、塩水槽１４
内の塩をバブリングして攪拌する。所定時間経過後、コ
ンプレッサ６６を停止し、濃度センサ６８の濃度をルッ
クアップする。この濃度が所定濃度に達するまでコンプ
レッサ６６を繰り返し作動させる。なお、濃度が所定濃
度に達するまでコンプレッサ６６を連続的に作動させて
も良い。

【００４７】濃度が所定濃度に達したならば、濃度低下
表示器７１の表示を停止する。そして、この塩水槽１４
内の塩水が再生に使用されるのを待つ。なお、コンプレ
ッサ６６を間欠的に作動させ、沈降塩の固結を防止する
ようにしても良い。

【００４８】塩水槽１４内の塩水が軟水器４又は１１の
再生のために配管１６から送り出された場合、水位セン
サ６９の検出水位が所定水位よりも低くなる。そして、
その後原水が補給され、検出水位が所定水位まで回復す
る。従って、この検出水位の低下と再上昇を水位センサ
６９の信号から検出することにより、塩水が再生に使わ
れたことが検出される。なお、図３では塩水濃度上昇手
段として空気の散気による攪拌を用いているが、モータ
ーによるスクリュー攪拌やヒータ加熱を利用した対流攪
拌を使用することも可能である。

【００４９】制御器７０にあっては、この再生に送り出
された塩水濃度が所定濃度に達しているときには警報器
７２を作動させないが、塩水濃度がまだ所定濃度に達し
ていないうちに（あるいは塩不足のために所定濃度に達
し得ない場合に）塩水が送り出されたときには、警報器
７２を作動させ、管理者に報知する。

【００５０】

【発明の効果】以上の通り、本発明の軟水装置による
と、原水の水質変動やイオン交換樹脂の性能劣化があっ
ても硬度成分のリークを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る軟水装置の系統図である。

【図２】硬度成分濃度測定装置の系統図である。

【図３】食塩水供給用の塩水槽の系統図である。

【符号の説明】

４ 軟水器 ８ 非再生型ポリッシャ １４ 塩水槽 ２３ 水槽 ４０ 硬度成分測定器 ５０ 比較標準液タンク ６４ 散気管 ６６ コンプレッサ ６８ 濃度センサ ６９ 水位センサ ７０ 制御器 ７１ 濃度低下表示器 ７２ 警報器

フロントページの続き (72)発明者 黒川 努 東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D025 AA02 AB02 AB19 BA08 BB08 BB10 BB18 CA05 CA06 CA07 CA10 DA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水が交互に通水されるように並列に設
   置された２台の軟水器と、各軟水器の再生を行うための
   共通の再生槽と、各軟水器への原水の通水切替及び再生
   を制御する制御装置とを有する軟水装置において、 該軟水器の処理水の硬度又は硬度上昇を検出する硬度検
   出器が設けられており、 前記制御装置は該硬度検出器からの硬度検出信号に基づ
   いて各軟水器への原水通水切替及び再生を制御するもの
   であることを特徴とする軟水装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記軟水器の樹脂層
   中より処理水をサンプリングするサンプリング機構を有
   し、前記硬度検出器は、該サンプリング機構によりサン
   プリングした処理水の硬度を検出するものであることを
   特徴とする軟水装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記軟水器の
   後段に非再生型ポリッシャを備えたことを特徴とする軟
   水装置。