JP2003088764A

JP2003088764A - 陽イオン交換樹脂の再生方法及び軟水化装置

Info

Publication number: JP2003088764A
Application number: JP2001281806A
Authority: JP
Inventors: Yashio Suzuki; 弥志雄鈴木; Akira Shinozaki; 明篠崎; Aritaka Kuboi; 有孝久保井
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】自然現象を利用しながらコンパクトな構造を
実現し、さらに所定量、所定濃度の塩水を供給すると共
に、塩タンク内の固結発生を回避する陽イオン交換樹脂
の再生方法及び軟水化装置を提供する。【解決手段】陽イオン交換樹脂に供給する所定量、所
定濃度の塩水は、高濃度の塩水を所定量製造する溶かし
込み工程と、この高濃度の塩水を希釈することにより所
定量、所定濃度とし供給する流し込み工程の組み合わせ
で生成し、１回の再生を流し込み工程と溶かし込み工程
の順に行う陽イオン交換樹脂の再生方法、及び塩タンク
内の塩水が軟水化タンクに自然流下する軟水化装置の塩
タンク６は、塩を貯蔵するバスケット１５と、塩タンク
底部に塩タンク内に設置した状態で、バスケット底部よ
りも高く立設して出口部材１３を設けて、出口部材から
適宜離隔して出口部材の上部及び周囲を覆う蓋部１７を
バスケット底部より立設した軟水化装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬水を軟水化する
ための軟水化装置及び軟水化装置に備えた陽イオン交換
樹脂を再生する方法に係わり、さらに詳細には、陽イオ
ン交換樹脂の再生のために比較的多量の塩水を使用する
場合であっても容易にコンパクト化を図ることができ、
市販の食塩を用いることができる軟水化装置及びその陽
イオン交換樹脂の再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯機、食器洗浄機、洗濯機や浴
槽に使用する水道水、井戸水を軟水化する軟水化装置が
開発されており、この軟水化装置に内蔵された陽イオン
交換樹脂を再生する場合には、陽イオン交換樹脂に対し
て多量の塩水が供給されている。

【０００３】また、特許番号第２５１８５４１号公報に
開示された硬水軟水化装置のイオン交換樹脂再生方法で
は、粉状の塩にキレート剤を添加しペレット状に成形さ
れた固形塩が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】軟水化装置は、硬水を
軟水化するための陽イオン交換樹脂を内蔵した軟水化タ
ンクと、再生用の塩を内蔵した塩タンク部を備えた構成
であって、陽イオン交換樹脂の再生を行う場合には、多
量の塩水を必要とするので、塩タンク部は大きなものと
なり、全体的構成のコンパクト化を図る上で問題があっ
た。

【０００５】また、特許番号第２５１８５４１号公報に
開示された軟水化装置の固形塩が用いられた軟水化装置
では、固形塩が市販されておらず入手しづらいという問
題があった。

【０００６】本発明は、自然現象を利用しながらコンパ
クトな構造を実現し、さらに所定量、所定濃度の塩水を
供給すると共に、塩タンク内の固結発生を回避する陽イ
オン交換樹脂の再生方法及び軟水化装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。（１）硬水を軟水化するための軟水化装置で、所定量、
所定濃度の塩水を陽イオン交換樹脂に供給し、再生する
方法において、所定量、所定濃度の塩水は、高濃度の塩
水を所定量製造する溶かし込み工程と、この高濃度の塩
水を希釈することによって所定量、所定濃度とし供給す
る流し込み工程の組み合わせで生成され、１回の再生
が、流し込み工程と溶かし込み工程の順に行われる陽イ
オン交換樹脂の再生方法。（２）硬水を軟水化するための陽イオン交換樹脂を内蔵
する軟水化タンクと、再生用の塩を内蔵する塩タンクと
を備え、塩タンクは軟水化タンクの上側に設けられ、塩
タンク内の塩水は軟水化タンクに自然流下する構成とす
る軟水化装置において、塩タンクは、塩を貯蔵するバス
ケットを備え、塩タンクの底部に、塩タンク内に設置し
た状態において、バスケットの底部よりも高くなるよう
に立設したパイプ状の出口部材を設け、この出口部材か
ら適宜離隔して出口部材の上部及び周囲を覆う筒状の蓋
部をバスケットの底部より立設した軟水化装置。（３）硬水を軟水化するための陽イオン交換樹脂を内蔵
する軟水化タンクと、再生用の塩を内蔵する塩タンクと
を備え、塩タンクは軟水化タンクの上側に設けられ、塩
タンク内の塩水は軟水化タンクに自然流下する構成とす
る軟水化装置において、塩タンクは、塩を貯蔵するバス
ケットを備え、バスケットを塩タンク内に設置した状態
において、塩タンク底部側の所定高さの範囲内では、バ
スケットに囲まれた部分の投影面積に対して、バスケッ
トと塩タンクに囲まれた部分の投影面積の方が大きくな
るように構成された軟水化装置。（４）バスケットの上部を覆い、その上部の内側または
外側に嵌合するカバーを備えた（２）または（３）に記
載の軟水化装置。（５）カバーの全体または一部が、透明または半透明の
成形材料により形成される（４）に記載の軟水化装置。

【０００８】

【作用】軟水化装置では、一般的に陽イオン交換樹脂が
用いられ、陽イオン交換樹脂は、水道水中のカルシウム
イオン（Ｃａ^２＋）と、マグネシウムイオン（Ｍ
ｇ^２＋）を除去することができる。初期段階では、イオ
ン交換樹脂の母体は、陰イオン（Ｒ−ＳＯ^３−）に陽イ
オンであるナトリウムイオン（Ｎａ^＋）が結合してい
る。水道水を陽イオン交換樹脂に導入すると、イオン交
換が始まり、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋が樹脂に吸着され、そ
の代わりにＮａ^＋を放出する。したがって、硬度成分で
あるＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋が除去されることで軟水化され
る。また、陽イオン交換樹脂の交換能力には限界がある
ため、交換能力が低下するとこれを再生させる。一般的
に塩水（ＮａＣｌ）を通水することで再生される。Ｎａ
Ｃｌが通水されると、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋が塩素イオン
Ｃｌ⁻と結合して排出され、一方Ｎａ ^＋がＲ−ＳＯ^３−
と結合し、初期の陽イオン交換樹脂の状態に復元するこ
とで再生される。

【０００９】塩は、所定量の水に所定時間、浸漬すると
所定濃度の塩水になり、この塩水を陽イオン交換樹脂へ
供給することで再生を確実に行うことができる。その供
給方法としては、まず、高濃度の塩水を所定量製造（溶
かし込み工程）した後、希釈しながら、塩タンク内の水
位を上げ流し込む工程を経て供給することができる。

【００１０】溶かし込み工程は、塩タンク内で塩を溶か
す工程であるため、軟水化装置で軟水を吐水している間
に行うことができるが、流し込み工程は、塩水を供給す
る工程であるため、軟水を吐水することができないた
め、何らかの手段で使用できないことを報知する必要が
ある。１回の再生の中で、溶かし込み工程を先にした場
合、報知も同時に開始され、使用できないと誤解される
恐れがある。一方、流し込み工程を先にした場合、流し
込み工程が終了した時点で、報知を終了させることが可
能になり、再生に伴う使用不可の時間を短縮することが
可能になる。

【００１１】溶かし込み工程と流し込み工程で得られた
塩水は、１回の再生で、その全量を供給する方式が、塩
タンクを最もコンパクトにすることができる。塩水を軟
水化タンクへ自然流下させる軟水化装置においては、塩
タンク内でサイホンを形成させることで、全量を供給す
る。これを実現するために、塩タンクの底部にパイプ状
の出口部材を設け、その出口部材から適宜離隔して出口
部材の上部と周囲を覆う筒状の蓋部を立設している。塩
タンクの底部から水を供給すると、出口部材の外周側と
蓋部との間の空間も塩タンクと共に水で満たされ、水位
が出口部材を超えると、出口部材から水が流出するが、
出口部材の外周側と蓋部との間にサイホンが発生し、供
給された水を全量流すことができる。

【００１２】塩タンクに、塩を貯蔵するバスケットを設
置した状態で水を供給した場合、塩の量に応じて、水位
が異なることになる。したがって、バスケットに囲まれ
た部分の投影面積に対して、バスケットと塩タンクで囲
まれた部分の投影面積を大きくすることで、塩の量の影
響を小さくし、所定量、所定濃度の塩水を安定して得る
ことができる。

【００１３】塩は、外気の湿度の変化に応じて吸湿した
り乾燥したりする。特に、乾燥すると液膜が固体化して
塩の粒同士を接着し固結する。固結した塩は、溶解しづ
らくなるため、陽イオン交換樹脂の再生では、回避する
必要がある。一方、湿度が７５％以上では吸湿をする性
質があるため、バスケット内を湿潤に保てばよいことに
なる。そのため、バスケット上部に、そのバスケットを
覆うようにカバーを設け、バスケットの内側、または外
側に嵌合させることで、塩の乾燥を防ぎ、固結を防止で
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明における軟水化装置は、水
を軟水化可能であれば特に限定されるものではないが、
その内部に陽イオン交換樹脂を有することが好ましい。
また、上記陽イオン交換樹脂の形状は、通水される水と
の接触面積を大きくするために、繊維状、多孔質形状ま
たは粒状等であることが好ましく、中でも直径１ｍｍ以
下の粒状のものが好ましい。

【００１５】陽イオン交換樹脂の量は、必要な軟水量と
原水硬度に応じて決定される。例えばシャワーで約５０
Ｌの軟水が必要な場合は、原水硬度を約１５０ｍｇ／Ｌ
とすると陽イオン交換樹脂は約２００ｍＬ必要である
が、その軟水化装置が目標とする必要軟水量と、目標と
する原水硬度に応じて、各々決定される必要がある。た
だし、陽イオン交換樹脂を通過した水の硬度は３０ｍｇ
／Ｌ以下となるようにすることが好ましい。硬度３０ｍ
ｇ／Ｌ以下であると、石けんの泡立ちが良く、洗浄力が
上がり、湯垢も付きにくくなる。ここで述べる水の硬度
は、水中のカルシウム塩及びマグネシウム塩の含有量で
示される。

【００１６】このように構成した軟水化装置の再生方法
としては、陽イオン交換樹脂に塩水を供給することが必
要である。例えばシャワーを約５０Ｌ使用した後、陽イ
オン交換樹脂約２００ｍＬを再生するためには、塩約３
５ｇを含んだ塩水を供給する必要がある。塩水の生成方
法は、特に限定されないが、所定量で所定濃度の塩水を
供給するために、まず、塩を約３５ｇ含む飽和濃度塩水
を生成するための水量を供給し、飽和濃度になった段階
で、所定量の水量を供給し希釈することで、比較的短時
間に塩水を生成することができる。また、塩水の供給方
法としては、ポンプなどの流体機械による搬送や、上部
のタンクからの自然流下があるが、塩水通路での機械内
部の金属部品等の使用を考えると自然流下が好ましい。
さらに、タンクと軟水化タンクとの間の通路の開閉をす
る弁にも金属部品の使用することがあるが、塩水通路に
は金属部品の使用を回避しなければならないため、自然
流下の際には、サイホン等の自然現象を用いることが好
ましい。

【００１７】本発明に用いる軟水化タンクは、陽イオン
交換樹脂を内蔵し、水を通水するための、水入口と水出
口により構成される。塩タンクは、塩水を自然流下する
場合は、軟水化タンクの上側に設けられていた方が、自
然流下させ易い。

【００１８】本発明に用いる塩タンクは、塩を貯蔵する
バスケットを設置できる形状であれば特に限定されな
い。バスケットは、塩が貯蔵できて、塩が水に接触する
構造であることが好ましい。この構造とするために、少
なくとも底部側は、多数の小孔を備えていることが好ま
しい。尚、その小孔の大きさは、塩の粒径よりも小さい
ことは言うまでもない。

【００１９】塩タンク内の塩水を全量供給するために
は、サイホンを形成する必要があるが、そのために、塩
タンクの底部に、バスケットの底部よりも高くなるよう
に立設したパイプ状の出口部材を設け、この出口部材か
ら適宜離隔して出口部材の上部と周囲を覆う筒状の蓋部
をバスケットの底部に立設することによって、塩タンク
内の水位が出口部材を超えたときに、出口部材の外側と
蓋部の間にサイホンが発生し、塩タンク内の塩水を全量
流出する。

【００２０】塩タンク内の水位は、バスケット内の塩が
水没した量によって異なるが、塩の量に対して、水の量
が十分に多い場合は、水位は比較的安定する。このため
に、バスケットよりも、はるかに大きい塩タンクを用い
ることが考えられる。しかし、コンパクト化するために
は、水に接触する機会の多い底部側部分を上記のような
構成とし、水に接触する機会の少ない部分では、バスケ
ットの方が大きくする構成であることが好ましい。した
がって、バスケットの形状を底部側では塩の量を少な
く、上部側でが塩の量が多くなるように構成することが
好ましい。

【００２１】本発明に用いるカバーは、バスケットの上
部を覆い、バスケットの内側または外側に嵌合するもの
であれば特に限定されない。塩の状態を使用者が確認す
るためには、透明または半透明の成形材料により形成さ
れることが好ましい。尚、透明または半透明の成形材料
としては、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＣ、ＰＡ、ＡＳ、ＰＶ
Ｃ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡなどが用いられる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に用いられる陽イオン交換樹脂
の再生方法の実施例について、図面に基づき説明する。

【００２３】軟水化装置１は、陽イオン交換樹脂２を収
納した軟水化タンク３と、軟水化タンク３へ水を供給す
るための供給管４と、軟水化タンク３から軟水を吐水さ
せるための軟水管５と、軟水化タンク３上部の塩タンク
６と、塩タンク６へ水を供給する再生管７と、陽イオン
交換樹脂２を再生させた塩水を排出する排出管８と、再
生管７を開閉する再生弁９とで構成されている。さら
に、塩タンク６と軟水化タンク３を結ぶ塩水管に１０
は、軟水化タンク３から塩タンク６への逆流を防止する
逆止弁１１が設けられている。また排出管８には、軟水
化タンク３が通水状態で閉じて、非通水状態では開く排
水弁１２が設けられている。また本実施例の再生弁９
は、電磁弁であり、特に図示はしないが、制御手段と操
作スイッチによって開閉される。

【００２４】塩タンク６は、底面中央部に底面から内部
及び外部へ立設したパイプ状の出口部材１３を備えてい
る。内部への出口部材１３は、後述するバスケット１５
の底面より高くなるように立設されている。また外部へ
の出口部材１３は、塩水管１０に接続されている。さら
に上端部には、塩タンク６へ供給される水の流入口１４
が設けられ、再生管７に接続されている。

【００２５】バスケット１５は、箱形形状であり、底面
は長手方向全体にわたって凸形状をなしている。また凸
状の底面全体と、長手側の側面の底面側は、格子状に形
成され、格子間にはメッシュ１６が一体成形されてい
る。凸状底面の中央部には、ドーム状の蓋部１７がバス
ケット内側へ形成されると共に、蓋部１７は、凸状底面
の裏側から、最底面付近まで立設されている。このバス
ケット１５を塩タンク６へ設置すると、出口部材１３の
上部と周囲が蓋部１７によって覆われる。

【００２６】このバスケット１５を塩タンク６へ設置し
た場合、この凸状底面部分を平面方向から見ると、バス
ケット１５で囲まれた部分は両長手側面に近い側のみに
なり、その他の部分はバスケット１５と塩タンク６で囲
まれた部分になっていることがわかる。すなわち、塩の
部分に対して、水の部分が大きく、塩の量の影響を受け
にくい構造になっている。

【００２７】このような構成の塩タンク６とバスケット
１５を組み合せた軟水化装置の再生方法について説明す
る。

【００２８】本実施例の軟水化装置は、１回の再生で約
５０Ｌの軟水を得るために陽イオン交換樹脂の量は約２
００ｍＬ、１回の再生で消費する塩の量は３５ｇとし、
約５０Ｌの軟水使用の都度に毎回再生する方式である。
このような方式以外に、再生するタイミングを予め設定
する方式があるが、この方式では、軟水の使用に係わら
ず、再生されてしまうため、塩が無駄に消費されてしま
うデメリットが発生するが、使用の都度に毎回再生する
方式では、軟水使用のたびに再生するため、塩の無駄な
消費を抑えることができるというメリットがある。

【００２９】再生は、流し込み工程と溶かし込み工程の
順で行われる。このとき、操作スイッチを操作してか
ら、流し込み工程終了までは、再生表示手段によって、
使用者に再生中であることを報知する。

【００３０】使用者が操作手段を操作すると、再生弁９
が開き、再生管７を通じて、水が流入口１４から塩タン
ク６へ流入する。このとき、前回の再生で行われた溶か
し込み工程で生成された飽和濃度の塩水が、出口部材１
３以下の水位で塩タンク６に貯蔵されている。この状態
から、流し込み工程が行われることになるが、塩タンク
６に水が流入すると、飽和濃度の塩水が希釈され、出口
部材１３の水位を超えると、塩水管１０を通じて、軟水
化タンク３へ塩水が流入する。尚、流入水量は、本実施
例では約３５０ｍＬである。このとき、サイホンによっ
て、予め貯蔵されていた飽和濃度の塩水と希釈に用いた
水の全量が供給される。軟水化タンク３へ流入した塩水
は、陽イオン交換樹脂２を通過し、陽イオン交換樹脂２
を再生した後、排水弁１２を通じて排出管８から排出さ
れる。また、塩タンク６内の水位上昇によって、バスケ
ット１５内の塩１８は水に接触し崩落する。

【００３１】この動作が終了した後、溶かし込み工程が
開始される。まず、再生弁９が開き、再生管７を通じ
て、水が出口部材１３以下の水位まで流入する。このと
き、バスケット１５内の塩１８は、メッシュ１６の周囲
で水に浸漬されるため、約数分の後は飽和濃度の塩水が
生成され、平衡に達した後は、次の再生まで塩１８の湿
潤状態が維持される。尚、流入水量は、本実施例では約
１００ｍＬ（塩約３５ｇを飽和濃度約２６％にするため
に必要な最低水量）である。また、出口部材１３までの
水量は、塩１８がバスケット１５に充填されている状態
で、約２００ｍＬである。

【００３２】本実施例の軟水化装置１は、ケーシング１
９内に収納され、ケーシング１９の上部にはバスケット
１５を着脱するためのカバー２０が設けられている。カ
バー２０はバスケット１５の上部を覆うと共に、カバー
２０の内面からバスケット１５の上部へ向かって、バス
ケット１５内側と嵌合するリブ２１が立設されている。
尚、このカバー２０はＡＳ製で、全体が透明になってい
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明の陽イオン交換樹脂の再生方法で
は、流し込み工程と溶かし込み工程の順で行われ、サイ
ホンにより生成した塩水の全量を供給できるため、比較
的多量の塩水を使用する場合でもコンパクトにすること
が可能になる。また市販の食塩を用いることでも、陽イ
オン交換樹脂を再生することが可能になる。また、再生
に伴い軟水を吐水できない時間を短縮できると共に、塩
の状態を目視で確認できるように構成したため、使い勝
手が向上する。

【００３４】一方、バスケットは底面側で、バスケット
に囲まれた部分の投影面積に対して、バスケットと塩タ
ンクで囲まれた部分の投影面積を大きく構成したため、
所定量、所定濃度の塩水を安定して生成することが可能
になる。

【００３５】また、使用する軟水量に合わせて、必要な
最低限の塩水量を安定して得ることができるため、無駄
な塩の消費を防止できる。

【００３６】さらに、溶かし込み工程による塩の水への
浸漬、流し込み工程での塩の崩落、カバーの設置による
塩タンク内の水の蒸発防止によって、塩が塩タンク内で
の固結を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる軟水化装置の水通路の構成
を示す説明図である。

【図２】本発明で用いられる塩タンクとバスケットの構
成を示す平面図である。

【図３】本発明で用いられる塩タンクとバスケットの構
成を示す横断面図である。

【図４】本発明で用いられる塩タンクとバスケットの構
成を示す平面断面図である。

【図５】本発明で用いられる軟水化装置の塩タンク部分
の構成を示す横断面図である。

【符号の説明】

１軟水化装置２陽イオン
交換樹脂３軟水化タンク４供給管５軟水管６塩タンク７再生管８排出管９再生弁１０塩水管１１逆止弁１２排水弁１３出口部材１４流入口１５バスケット１６メッシ
ュ１７蓋部１８塩１９ケーシング２０カバー２１リブＡバスケットで囲まれた部分Ｂバスケットと塩タンクで囲まれた部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D025 AA02 AB19 BA08 BA22 BA25 BB11 BB19 CA05 CA07 CA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬水を軟水化するための軟水化装置で、
所定量、所定濃度の塩水を陽イオン交換樹脂に供給し、
再生する方法において、所定量、所定濃度の塩水は、高
濃度の塩水を所定量製造する溶かし込み工程と、この高
濃度の塩水を希釈することによって所定量、所定濃度と
し供給する流し込み工程の組み合わせで生成され、１回
の再生が、流し込み工程と溶かし込み工程の順に行われ
る陽イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】硬水を軟水化するための陽イオン交換樹
脂を内蔵する軟水化タンクと、再生用の塩を内蔵する塩
タンクとを備え、塩タンクは軟水化タンクの上側に設け
られ、塩タンク内の塩水は軟水化タンクに自然流下する
構成とする軟水化装置において、塩タンクは、塩を貯蔵
するバスケットを備え、塩タンクの底部に、塩タンク内
に設置した状態において、バスケットの底部よりも高く
なるように立設したパイプ状の出口部材を設け、この出
口部材から適宜離隔して出口部材の上部及び周囲を覆う
筒状の蓋部をバスケットの底部より立設した軟水化装
置。
【請求項３】硬水を軟水化するための陽イオン交換樹
脂を内蔵する軟水化タンクと、再生用の塩を内蔵する塩
タンクとを備え、塩タンクは軟水化タンクの上側に設け
られ、塩タンク内の塩水は軟水化タンクに自然流下する
構成とする軟水化装置において、塩タンクは、塩を貯蔵
するバスケットを備え、バスケットを塩タンク内に設置
した状態において、塩タンク底部側の所定高さの範囲内
では、バスケットに囲まれた部分の投影面積に対して、
バスケットと塩タンクに囲まれた部分の投影面積の方が
大きくなるように構成された軟水化装置。
【請求項４】バスケットの上部を覆い、その上部の内
側または外側に嵌合するカバーを備えた請求項２または
３に記載の軟水化装置。
【請求項５】カバーの全体または一部が、透明または
半透明の成形材料により形成される請求項４に記載の軟
水化装置。