JP2004322088A - 軟水器のイオン交換樹脂再生装置及びその制御装置 - Google Patents

軟水器のイオン交換樹脂再生装置及びその制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 軟水器のイオン交換樹脂再生装置及びその制御装置を提供する。
【解決手段】 ユーザが指定量の塩を軟水器に投入すれば、軟水器内で正確な濃度の塩水を作り、その塩水を用いて再生工程を自動で行って漏電の恐れからユーザの安全を保証し、再生工程でだけ制御装置を使用して制御装置の消費電力を下げ、電源として内蔵された乾電池または充電池を使用して、動作中に漏電が発生する場合にも人体に被害を与えないようにする。
【選択図】 図2

Description

本発明は軟水器のイオン交換樹脂再生装置及び制御装置に係り、特にユーザが一定量の塩だけを投入すれば、自動で軟水器のイオン交換樹脂を再生できる軟水器のイオン交換樹脂再生装置とこれをコントロールするための制御装置を軟水器の本体で着脱自在に構成し、水を使用する軟水器の安全度を向上させると共に消費電力を節減するのに適する軟水器のイオン交換樹脂再生装置及びその制御装置に関する。
一般に、軟水器はイオン交換を通じて硬水を軟水に変換する機器を称する。
軟水器の通水動作は原水に含まれた硬度成分であるCa2+、Mg2+をナトリウム型陽イオン交換樹脂を用いて除去し、規定硬度以下の軟水を採水する動作である。
前記通水動作は、軟水器イオン交換樹脂を通じて原水を軟水器水タンクに水を流入させ、水タンクに入れられた水は軟水であり、軟水を水栓側に排出してユーザが軟水を使用可能にする。
このような軟水器の通水動作を反復する場合、前記陽イオン交換樹脂はイオン交換能力を失い、これを再生するために再生剤である塩(NaCl)を使用して一般の通水動作とは反対方向の水流を用いるイオン交換樹脂の陽イオン交換樹脂を再生する過程が必要である。通常、これを再生工程という。
前記再生工程は、逆洗、沈静、薬注、圧出、水洗の五段階の工程で分けられる。
前記逆洗段階は、通水工程で発生するコロイドまたは縣濁物質が陽イオン交換樹脂の表面に蓄積されることであり、これを除去するための工程で水を逆流させる過程である。逆流させる逆洗展開率は水温によって差があり、このために季節によって適当に流速を決定しなければならない。
通常、逆洗のための逆洗展開率は60〜80%とする。
図1は、水温別流速と逆洗展開率とを示すグラフであって、これに示したように水温が高いほど流速が大きくなければ所望の逆洗展開率を得られないことが分かる。
各水温によって指定された逆洗流速で20分間逆洗を実施し、濁質除去が不良である場合に時間を延長する。
次いで、沈静段階は、逆洗段階で浮遊展開したイオン交換樹脂層の薬注効果を高めるために沈降定置させる過程であって、沈降時間を約5分程度設定してイオン交換樹脂層から除去された濁質を沈降させる。
次いで、薬注段階ではイオン交換樹脂層に塩水希釈水を入れてイオン交換樹脂を再び活性化させる過程であり、この時、塩水の濃度は約10%であるものを使用する。
この際、従来の薬注段階では塩水をユーザが直接10%の濃度に合わせて混合し、これを前記イオン交換樹脂層に接する直接注入せねばならない。
このような注入によりイオン交換樹脂層は再生されるが、ユーザが直接正確に10%濃度の塩水を作るのが容易でなく、これによりイオン交換樹脂層が十分に再生されないか、過度な濃度の塩水により未反応された塩がイオン交換樹脂層に残留する問題点があった。
次いで、圧出段階は薬注後にイオン交換樹脂層に残留する塩を除去する作業であって、ユーザが水を通してその残留塩を除去する。
次いで、水洗段階では原水を用いて、前記イオン交換樹脂層を洗浄し、終了時点は規定硬度(ppm as CaCO3)以下の軟水を得る時まで持続する。
このような従来の軟水器のイオン交換樹脂再生方法は軟水器使用者が直接再生過程に関与しなければならないので、正確な塩水の濃度を合わせ難く、正確な時間などを設定し難くて完全な再生がなされないか、あるいは残留塩が過多に残留して後続段階で残留塩を完全に除去することが容易ではないという問題点があった。
そして、前記通水過程や再生過程で使用する流水方向の制御は、水路と、その水路を開閉制御するソレノイド弁を備えるヘッドアセンブリにより可能となり、前記通水過程や再生過程を行うためのソレノイド弁の動作を制御する制御部を含んで構成される。
一般に、前記制御部は軟水器内に固定される印刷回路基板上に軟水器の動作によってソレノイド弁を制御できる回路が構成される。
軟水器は水を用いるものであって、電気との接触が厳格に制限されねばならない。
このために従来の軟水器は、常用交流電源を用いる場合には漏電を防止する別途の構成を有している。
このような構成の家庭用軟水器は漏電防止構造により重さと製造コストが増加し、漏電防止構造の欠陥等により漏電の危険性が残存する問題点があった。
このような問題点を勘案した本発明は、ユーザが指定された量の塩を軟水器に投入すれば、軟水器内で正確な濃度の塩水を作り、その塩水を用いて再生工程を自動で行って漏電の恐れからユーザの安全を保障し、再生工程でだけ制御装置を使用して制御装置の消費電力を低め、電源として内蔵された乾電池または充電池を使用して動作中に漏電が発生する場合にも、人体に被害を与えないようにする軟水器のイオン交換樹脂再生装置と制御装置とを提供するところにその目的がある。
前記目的を達成するために本発明は、軟水器本体カバーの内部に位置し、上部面を除いた残りの部分が密閉された塩水タンクと、前記塩水タンク内に位置し、内部にイオン交換樹脂を内蔵する軟水器水タンクと、前記軟水器本体カバーの上側に備えられた塩投入口を通じて投入された塩が位置すべく前記塩水タンクの内部でその塩水タンクの底面と水位センサー間に横側に設けられた塩網と、前記塩網の下側に一端が位置して水を流入し、その塩網に水を噴射して塩を溶解させて塩水を形成すると共に、塩水を前記軟水器水タンクのイオン交換樹脂に送る経路として作用する塩水管と、前記塩水タンク内の塩水水位を感知する水位センサーと、前記水位センサーで感知した塩水の水位が、設定された水位になれば、前記塩水管に流入される水が遮断さるべくヘッドアセンブリのソレノイド弁を制御する制御部と、を含んでなることにその特徴がある。
前述したように本発明の軟水器のイオン交換樹脂再生装置は、ユーザが定量の塩だけを投入すれば、自動で特定濃度の塩水を作り、その塩水を用いてイオン交換樹脂を再生させることによって、ユーザの便宜性を向上させる効果がある。
また、正確な濃度の塩水を獲得でき、塩水濃度が低くてイオン交換樹脂再生が完全になされないか、塩水濃度が高くて再生工程以後にも塩が残留する等の問題点を解決でき、イオン交換樹脂再生の信頼度を向上させる効果がある。
そして、軟水器と制御器とを着脱自在に構成し、ユーザが軟水を使用する通水過程では電源と制御装置とが分離された状態で使用することによって、漏電による事故を防止する効果がある。
また、制御装置の電源で低電圧、低電流を供給する乾電池または充電池を使用することによって、漏電が発生しても人体への被害を無して漏電防止構造を最小化するか、設置しなくても良いので、軟水器の単価を下げ、重さも減らせ、制御装置を充電してイオン交換樹脂再生工程でだけ使用するために従来の軟水器に比べて消費電力を最小化しうる効果がある。
以下、添付した図面に基づいて本発明を詳しく説明する。
図2は、本発明の軟水器のイオン交換樹脂再生装置の構成図であって、これに示したように軟水器の外部ケース内に位置する内部ケースの塩水タンク10と、前記塩水タンク10の内側上部に結合され、多数のソレノイド弁SV1〜SV5を具備し、硬水をイオン交換樹脂70に流して軟水して水栓に送るか、イオン交換樹脂再生に必要な水の供給と循環作用とを制御するヘッドアセンブリ50と、前記ヘッドアセンブリ50の下部に結合されて軟水を保管する水タンク60と、前記水タンク60の内部に位置するイオン交換樹脂70と、前記ヘッドアセンブリ50の側面に位置する塩注入口20と、前記塩水タンク10の内部底面側から所定距離だけ離隔された位置に固定され、前記塩注入口20を通じて注入された塩が置かれる塩網80と、前記塩網80に水を噴射して塩を容易に溶かすと共に、ヘッドアセンブリ50の制御により塩水を前記イオン交換樹脂70側に流入させる塩水管30と、前記塩が溶解された塩水の水位を感知して正確な塩水の濃度を合わせる水位センサー40とで構成される。
そして、図3は前記制御器100と制御器コネクタ120の構成図であって、これに示したように前記制御器コネクタ120には制御器100が挿入される結合口121が備えられ、その結合口121内にはヘッドアセンブリ50に各々連結されるパッドPAD71〜PAD76が備わると共に前記水位センサー40のセンシング信号が伝えられるパッドPAD77を備える。
前記制御器100には、ユーザが制御器の動作を制御できるイオン交換樹脂の再生動作スイッチ101、動作状態をユーザに知らせる表示部105と、制御器を結合口121に挿入した時、前記パッドPAD71〜PAD76に各々接するパッドPAD81〜PAD86と、前記パッドPAD77に連結されるパッドPAD87を含んで構成される。
前記のような構成によって、前記制御器コネクタ120に制御器100を結合した時にはその制御器100を操作して軟水器の動作を制御でき、制御が完了した後にはその制御器100のみを分離して保管しうる。
この際、制御器100を分離した状態では前記ソレノイド弁SV1〜SV5の状態は軟水器を通水工程で動作させるそれぞれの開/閉状態を有するようにする。
また、前記制御器コネクタ120の結合口121の側面には制御器100が分離された時、その結合口121に異物が入ることを防止するカバーをさらに含めて構成する。
以下、前記のような本発明をさらに詳細に説明する。
まず、ヘッドアセンブリ50は中央に相異なる経路の多数の水路を有し、制御器100の制御により動作する多数のソレノイド弁を前記各水路に位置させ、硬水が供給されて軟水を排出するか、塩水管30を通じて塩水タンク10に水を注入し、正確な濃度の塩水が完成された後には、その塩水を水タンク60のイオン交換樹脂70側に注入する等の動作を可能にする。
そして、前記のような工程を制御するための制御装置は、図3に示したように、多数のソレノイド弁SV1〜SV5には電源線と接地線とが連結され、各ソレノイド弁SV1〜SV5の電源線に各々連結され、制御器コネクタ120の結合口121の底面側に固定されるパッドPAD71〜PAD75と、前記ソレノイド弁SV1〜SV5に共通で連結される接地線に連結されたパッドPAD76と、前記水位センサー40に連結されるパッドPAD77と、前記パッドPAD71〜PAD77に接するパッドPAD81〜PAD87と、ユーザが制御器コネクタ120に結合された制御器100を動作させるイオン交換樹脂再生動作スイッチ101と、前記イオン交換樹脂の再生動作スイッチ101の押されを感知して各ソレノイド弁SV1〜SV5の動作を制御する制御信号を出力すると共に前記パッドPAD87を通じて印加されるセンシング信号によって再生動作を制御する制御部102と、前記制御部102の制御信号を印加されて指定されたソレノイド弁SV1〜SV5に電源を供給する弁制御部103と、前記各部に電源を供給する電源供給部104と、前記制御部102の制御により軟水器の動作状態を表示する表示部105とで構成される。
軟水器が正常な通水動作を行う途中には、前記ソレノイド弁SV1〜SV5が通水動作が可能な状態で開/閉状態に各々固定されており、原水の水圧により原水を軟水に作る動作を行える。
このように通水動作の実行中に一定期間が経過してイオン交換樹脂70を再生する必要がある時に、ユーザは軟水器の上部側に結合口121が露出された制御器コネクタ120に制御器100を結合する。
このように結合された状態で制御器100のイオン交換樹脂の再生動作スイッチ101を押圧する。前記押圧前にユーザは軟水器の機種によって塩または塩水を塩水主入口90を通じて注入する。
前記イオン交換樹脂の再生動作スイッチ101の押されは制御部102で感知され、その制御部102はイオン交換樹脂の再生動作に合わせて前記多数のソレノイド弁SV1〜SV5各々を制御する制御信号を出力する。
前記制御部102の制御信号は、弁制御部103に印加され、前記弁制御部103は前記制御部102の制御信号によって選択的にソレノイド弁SV1〜SV5に電源供給部104の電源を供給して動作させてヘッドアセンブリ50の水路を開閉して指定された再生動作がなされるようにする。
すなわち、自動でイオン交換樹脂再生工程の逆洗、沈静、薬注、圧出、水洗段階を自動で行える。
また、前記塩水タンク10はプラスチック材質であり、一体型の構造を有することによって水を入れられる構造を有し、塩網80などの設置を容易にする。
以下、本発明の特徴的な動作のイオン交換樹脂再生工程の各段階をさらに詳細に説明する。
まず、ユーザが軟水器ケースの特定位置に付着された再生ボタン110を押せば、制御器100は流速などを勘案して設定された動作を順次に進める。
まず、逆洗段階では、通水過程とは反対の水流を示さねばならず、これに制御器100の適当なソレノイド弁SV1〜SV5の状態を決定して各ソレノイド弁SV1〜SV5に電圧を印加すれば、ヘッドアセンブリ50に備わったソレノイド弁が動作され、軟水器水タンク内の水流を変更する。
すなわち、以前には実線矢印で表示された a方向に流れる水の流れを点線矢印で表示されたb方向に流れるようにする。
このような逆洗によりイオン交換樹脂70に蓄積されたコロイドまたは縣濁物質を浮遊展開させる。
このような逆洗段階では、前記制御器100が水温を感知して適当な流速を決定できる。
このために前記制御器100に連結される水温センサーをさらに含んで構成しうる。
上記のように設定された水温による流速と、持続時間によって逆洗段階を行った後、沈静段階を行う。
この際、沈静段階は、前記逆洗段階で浮遊展開したコロイドや縣濁物質を沈静させるために、前記制御器100は軟水器水タンク内で水の対流がなされないようにあらゆるソレノイド弁SV1〜SV5を遮断して軟水器内部で水が流れないようにする。
このような沈静段階は、前記逆洗段階で浮遊展開したイオン交換樹脂層の薬注効果を高めるための過程であり、浮遊物の沈降時間を約5分に設定してその時間の間に水流を遮断する。
次いで、薬注段階ではユーザが塩を塩注入口20を通じて注入する。
この際、塩注入口20に注入される塩は500g、1Kgなど市販している包装された塩を使用し、この時、注入される塩の量は軟水器の容量によって決定される。
このように包装された塩を使用することによって、ユーザが別途に塩の量を測定して注入しなくても良く、一定量の塩1パックを注入することによって、正確な濃度の塩水を容易に作り出せる。
前記注入される塩はユーザがイオン交換樹脂の再生のために、前記再生ボタン110を押す前に注入でき、沈静段階の実行中にも注入できる。
前記ユーザが塩注入口20を通じて注入した塩は塩水タンク10の内に設けられた塩網80に乗せられる。
このような状態で前記制御器100は沈静段階を完了した後、塩水管30を通じて塩水タンク10に水を流入させる。
この時、塩水管30の端部には流入された水を噴射させうる多数の微細孔を有する噴射キャップ31が付着されており、流入された水は塩網80に置かれた塩に噴射されてその塩の溶解がさらに容易にする。
このように流入される水は塩を自動で溶解させて塩水を作り、水位センサー40で塩水の水位が感知されれば、水の流入を遮断して正確な濃度の塩水が得られる。
前記図2において、90は塩水の水面を示すものであって、流入された水が塩を溶かして部材番号90が指定する位置に至って水位センサー40によりセンシングされれば、水の流入を遮断することによって、正確な濃度の塩水を作り出せる。
すなわち、本発明はユーザが一定量の塩だけを投入することによって、自動でその塩を溶かしつつ正確な濃度の塩水を得られる。
このように指定された濃度の塩水を獲得した後には塩水タンク10に入れられた塩水が塩水管30を通じて前記イオン交換樹脂70に流入されるように前記ソレノイド弁SV1〜SV5を制御することによって、前記塩水管30を通じて塩水を流出させ、前記イオン交換樹脂70に送ることによってそのイオン交換樹脂70を再生させる。
前記塩水管30の構造は噴射キャップ31が結合される端部が上側に折り曲げられたものを使用し、塩水を作るための管と塩水とを流出させるための管を別途に構成することもできる。
この際、軟水器の方式によってユーザが塩水を入れたり、自動で塩水を生成して使用でき、この時の塩水の水位は水位センサー40によりセンシングされ、その結果はパッドPAD77、パッド87を通じて制御器100の制御部102に印加され、その制御部102が薬注段階を行う時点を判断して自動で薬注段階が行われる。
前記のように薬注段階を行った後に、圧出段階を行う。
この時の圧出段階では、前記イオン交換樹脂70に残留可能な塩を除去する過程で、再び前記逆洗段階と同じ水流を示すように前記ソレノイド弁SV1〜SV5を制御してイオン交換樹脂70を通じて水を流すことによって、そのイオン交換樹脂70に残留する塩を除去する。
次いで、水洗段階では原水を流入させ、イオン交換樹脂を通過させ、そのイオン交換樹脂を通過した原水を水栓を通じて排出させることによって、イオン交換樹脂70を洗浄する。
この時、水洗段階の持続時間は水栓を通じて排出される軟水の硬度により決定され、これは別途のセンサーを付着して測定できる。
前記イオン交換樹脂再生工程の各段階を行いつつ、制御部102は現在の再生工程の段階、進行程度またはエラーの発生有無に関する情報を出力する。この情報は表示部105に伝達されて表示されることによって、ユーザは現在の再生工程の進行程度とエラーの発生有無が分かる。
前記表示部105の説明は視覚的に現在の動作状態をユーザに知らせるためのものであって、スピーカーを通じてブザーを送出して聴覚的にユーザに現在の動作状態を知らせるか、聴覚的、視覚的に同時に報知可能に構成しうる。
次いで、上記の過程を全て行ってイオン交換樹脂の再生が完了した後に、前記制御部102は再生動作が正常に行われたことを表示部105を通じて表示する。
前記表示部105は、液晶表示装置であるか、各状態によって点灯されるLEDを使用しうる。
このように表示部105に正常終了されたことが表示された状態では、前記ソレノイド弁SV1〜SV5の状態はユーザが軟水を使用できる通水工程の状態に復帰した後であり、これを認知したユーザは前記制御器100を制御器コネクタ120から分離して保管する。
前記制御器100の電源供給部104は直列連結された多数の乾電池または乾電池型充電池を使用するか、別途に製作された固有の充電池を使用でき、充電池を使用する場合、制御器100を装着して充電池を充電できる充電器をさらに含めて構成する。
前述したように本発明による軟水器のイオン交換樹脂再生装置は、ユーザが塩を投入すれば、その塩を適当な濃度の塩水になるように自動で一定量の水を供給して塩を溶解できて、ユーザが塩水の濃度を合わせてこれを注入する従来の方式に比べてその使用がさらに便利になる。
そして、軟水器の動作制御に必要な電源を乾電池または充電池を使用し、軟水器のイオン交換樹脂の再生動作でのみ制御器を結合して使用することによって、漏電による事故を予防しうる。
これはユーザが軟水器を用いて軟水を使用する過程では電源供給が不要で、原水の水圧により軟水を作る過程を行えるために平常の動作では電源を連結せず、再生動作を行う時にのみソレノイド弁SV1〜SV5を動作させるための電源と制御器とを結合して使用するものであって、消費電力を節減しうる。
本発明は軟水器のイオン交換樹脂再生装置及び制御装置に適用されうる。
水温別流速と逆洗展開率とを示すグラフである。 本発明の軟水器の構造を示す構成図である。 本発明に係る制御装置を示す構成図である。 本発明に係る制御装置の詳細構成図である。
符号の説明
10 塩水タンク
20 塩注入口
30 塩水管
40 水位センサー
50 ヘッドアセンブリ
60 水タンク
70 イオン交換樹脂
80 塩網
90 塩水主入口
100 制御器

Claims (8)

  1. 軟水器本体カバーの内部に位置し、上部面を除いた残りの部分が密閉された塩水タンクと、
    前記塩水タンク内に位置し、内部にイオン交換樹脂を内蔵する軟水器水タンクと、
    前記軟水器本体カバーの上側に備えられた塩投入口を通じて投入された塩が位置すべく前記塩水タンクの内部でその塩水タンクの底面と水位センサー間に横側に設けられた塩網と、
    前記塩網の下側に一端が位置して水を流入し、その塩網に水を噴射して塩を溶解させて塩水を形成すると共に、塩水を前記軟水器水タンクのイオン交換樹脂に送る経路として作用する塩水管と、
    前記塩水タンク内の塩水水位を感知する水位センサーと、
    前記水位センサーで感知した塩水の水位が、設定された水位になれば、前記塩水管に流入される水が遮断さるべくヘッドアセンブリのソレノイド弁を制御する制御部と、を含んでなることを特徴とする軟水器のイオン交換樹脂再生装置。
  2. 塩水管は塩水タンクの内部に水を流入させ、その水を用いて塩を溶解させて塩水を作る管と、塩水を前記軟水器水タンクに流入させる管とが一体に、あるいは相互分離されて設けられることを特徴とする請求項1に記載の軟水器のイオン交換樹脂再生装置。
  3. 前記塩水管はヘッドアセンブリから塩水タンクの底面側に長く位置し、その端部が折り曲げられて塩網に向け、その端部には水を噴射しうる多数の微細孔を有する噴射キャップが結合されたことを特徴とする請求項1に記載の軟水器のイオン交換樹脂再生装置。
  4. 前記塩網は塩水管と軟水器水タンクとが貫通する貫通口を有することを特徴とする請求項1に記載の軟水器のイオン交換樹脂再生装置。
  5. 通水過程及びイオン交換樹脂の再生過程を行えるように多数の水路と、その水路の開閉を制御する多数のソレノイド弁を含むヘッドアセンブリと、軟水器の外側に露出される結合口と、その結合口内に前記ソレノイド弁それぞれの電源を印加する多数の結合装置部パッドを備える制御器結合装置部と、前記制御器結合装置部の結合口に着脱自在な外部構成を有し、結合された時、前記結合装置部パッド各々に連結される制御器パッドを備えて、設定された制御動作によって前記各ソレノイド弁に制御電圧を選択的に印加できる制御器よりなることを特徴とする軟水器のイオン交換樹脂の制御装置。
  6. 前記制御器は、ユーザがイオン交換樹脂の再生動作を所望する場合に選択できるイオン交換樹脂の再生動作スイッチと、前記スイッチの押されを感知してイオン交換樹脂の再生動作に必要な通水が可能に前記ソレノイド弁を各々制御する制御信号を出力すると共に現在の動作状態を知らせる状態信号を出力する制御部と、前記制御部の出力信号によって電源供給部の電源を前記制御器パッドに選択的に供給する弁制御部と、制御部の状態信号を印加されて現在の状態を聴覚または視覚的にユーザに認知させる状態表示部と、で構成してなることを特徴とする請求項5に記載の軟水器のイオン交換樹脂の制御装置。
  7. 前記電源供給部は、乾電池、乾電池型充電池または専用充電池を使用することを特徴とする請求項6に記載の軟水器のイオン交換樹脂の制御装置。
  8. 前記制御器結合装置部の結合口には塩水の水位を感知する水位センサーと電気的に連結されるパッドをさらに含み、そのパッドと連結されて前記制御部に水位センサーのセンシング信号を伝達するパッドを制御器にさらに付加し、制御部で塩水の水位を感知してイオン交換樹脂の再生動作のうち薬注段階の開始時点を判断可能に構成してなることを特徴とする請求項5に記載の軟水器のイオン交換樹脂の制御装置。
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