JP2007007651A - 水質調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下した場合でも、イオン交換樹脂を頻繁に交換したり再生したりする必要がなく、軟水化効率を維持することができるとともに、取り扱いが簡単な水質調整装置を提供する。
【解決手段】イオン交換樹脂１８を充填した軟水化濾材充填部に原水を通過させて、その原水を軟水化させる。前記濾材充填部の上流または下流に金属イオン封鎖剤３３を設け、軟水化濾材充填部を通過した軟水化水中に金属イオン封鎖剤３３が溶出するように構成した。さらに、金属イオン封鎖剤３３の上流または下流に分散剤４５を設け、スケール表面のリン酸アパタイトが分散されるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば水を加熱したり、蒸気を発生させたりする厨房機器等において、供給原水の水質を調整するために給水管路等に接続して用いられる水質調整装置に関するものである。

一般に、蒸気を庫内に入れて食品を加熱処理するスチームコンベンションオーブン等の厨房機器においては、水道水等の原水を加熱部に直接供給すると、その原水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等の硬度成分によりスチームジェネレーター内でスケールが発生する。そして、このスケールが蒸気発生部のボイラ伝熱面に付着したり、水位センサや排水管等に堆積したりして、厨房機器の運転に支障を来たすおそれがあった。

このため、一般には、厨房機器の給水管路に軟水器等の水質調整装置を接続して、原水の水質を調整するようにしている。すなわち、この水質調整装置においては、イオン交換樹脂よりなる濾材を充填したカートリッジ等の濾材充填部が設けられている。そして、この濾材充填部に原水を通過させることにより、原水中に含まれるイオンが、濾材充填部の陽イオン交換樹脂によりイオン交換されて、その原水が軟水化されるようになっている。

しかしながら、このような軟水器等の水質調整装置を使用し続けると、イオン交換樹脂の交換反応基が原水に含まれるイオン物質と交換されて減少し、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下して、軟水化効率が低下する。そのため、イオン交換樹脂を充填したカートリッジを、新しいイオン交換樹脂が充填されたものと頻繁に交換する必要があって、管理コストが高くなるという問題があった。

このような問題に対処するため、例えば特許文献１に開示されるような構成の水質調整装置も従来から提案されている。すなわち、この従来構成においては、イオン交換樹脂を充填したカートリッジを収容するイオン交換樹脂容器と、イオン交換樹脂を再生するための再生剤を充填したカートリッジを交換可能に収容する再生剤容器とが装備されている。また、再生剤容器の出水口が接続ホースを介して、イオン交換樹脂容器の給水口に接続されている。そして、再生剤容器内に再生剤を充填したカートリッジを収容した状態で、再生剤容器を介してイオン交換樹脂容器に通水されることにより、再生剤が水に溶出して樹脂容器のカートリッジ内に供給される。これにより、再生剤溶液中の交換反応イオンとイオン交換樹脂に捕捉されたイオンとが交換されて、イオン交換樹脂が再生されるようになっている。
特開平９−１４１２５９号公報

ところが、この従来の水質調整装置においては、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下するごとに、再生剤によるイオン交換樹脂の再生作業を頻繁に行う必要があって、その作業が面倒であるという問題があった。また、イオン交換樹脂の再生作業のたびに、新しい再生剤を充填したカートリッジを再生剤容器内にセットする必要があるため、やはり管理コストが高くなるという問題もあった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下した場合でも、イオン交換樹脂を頻繁に交換したり再生したりする必要がなく、軟水化効率を維持することができるとともに、取り扱いが簡単な水質調整装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、イオン交換樹脂よりなる軟水化濾材を充填した軟水化濾材充填部に原水を通過させて、その原水を軟水化させるようにした水質調整装置において、
前記濾材充填部の上流または下流に金属イオン封鎖剤を収容する封鎖剤収容部を設け、軟水化濾材充填部を通過した軟水化水中に金属イオン封鎖剤が溶出するように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記イオン交換樹脂として、酸性の軟水化水が生成されるようにしたものを用いたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記イオン交換樹脂として、ｐＨ４．０〜６．９の範囲内の軟水化水が生成されるようにしたものを用いたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の発明において、金属イオン封鎖剤の溶出が少なくなるように、前記封鎖剤収容部は、金属イオン封鎖剤の溶出速度を遅延させるための溶出遅延手段を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記封鎖剤充填部の上流または下流に分散剤を収容する分散剤収容部を設け、軟水化水中に分散剤が溶出するように構成したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明においては、請求項５に記載の発明において、前記分散剤はタンニンまたはリグニンを主成分とすることを特徴とする。
（作用）
この発明においては、原水が濾材充填部を通過することにより、原水中に含まれるイオン物質が濾材充填部のイオン交換樹脂によりイオン交換されて、その原水が軟水化される。その後、濾材充填部を通過した軟水化水が収容部を通過することにより、その軟水化水中に金属イオン封鎖剤が溶出する。よって、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下した場合でも、軟水化水中に溶出した金属イオン封鎖剤により、軟水化効率の低下を補足することができる。このため、イオン交換樹脂を頻繁に交換したり再生したりする必要がなく、長時間にわたって軟水化効率を維持することができて、取り扱いが簡単であるとともに管理コストのアップを抑制することができる。

また、酸性の軟水化水が生成されるようにすれば、配管系の内部が酸により洗浄されて、スケールの生成を抑制できる。
また、軟水化水中に分散剤が溶出されるようにすれば、アパタイト系スケールを分散させ、結果として、スケール付着を抑制することができる。

以上のように、この発明によれば、イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下した場合でも、スケールの発生を抑制できて、スチームコンベンションオーブン等の管理コストを低減することが可能となる。

以下に、この発明の実施形態の第１の例を、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、この第１の例の水質調整装置においては、収容ケース１１が装備されている。この収容ケース１１は、有底円筒状をなすステンレス鋼製のケース本体１２と、そのケース本体１２の上端開口部にパッキン１３を介して締付バンド１４により着脱可能に取り付けられたステンレス鋼製の蓋体１５とから構成されている。

収容ケース１１のケース本体１２内には合成樹脂製のカートリッジ１６が着脱可能に収容されるとともに、そのカートリッジ１６の上下両端の内部板１６ｉ，１６ｋには通水孔１６ｆ，１６ｅが形成され、その通水孔１６ｆ，１６ｅと対応して同カートリッジ１６の内部の上下両端には不織布等よりなるフィルタ１７が配設されている。カートリッジ１６内の両フィルタ１７間には、粒状活性炭よりなる活性炭層４６が充填されるとともに、その活性炭層４６の下流側に不織布よりなるフィルタ１７を介して軟水化濾材としての粒状をなすイオン交換樹脂１８が充填されている。従って、両フィルタ１７間が軟水化濾材充填部になる。このイオン交換樹脂１８は、Ｎａ形陽イオン交換樹脂，Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂のうちのいずれかが使用されている。Ｈ型弱酸性イオン交換樹脂を用いた場合は、スケール原因物質となる重炭酸硬度等の一時硬度を除去することができる。なお、ここで、イオン交換樹脂１８として、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂を使用することも可能であるが、その初期水のｐＨ（ペーハー）が３．０前後となるため、腐食の問題が発生するおそれがあり、この場合には、配管系において耐腐食性の高いものを使用することが必要である。この実施形態においては、イオン交換樹脂１８として、ｐＨ４．０〜６．９の範囲内の軟水化水が生成されるものを使用する。

前記収容ケース１１内のカートリッジ１６の上壁には入口１９及び出口２０が形成され、その出口２０と連通するように、カートリッジ１６内の中心にはパイプ２１が延長配置されている。収容ケース１１の蓋体１５には給水口２２及び出水口２３が配置され、その給水口２２内には逆止弁２４が配設されている。そして収容ケース１１のケース本体１２内にカートリッジ１６を収容した状態で、ケース本体１２上に蓋体１５を取り付けたとき、これらの給水口２２及び出水口２３にパッキン２５を介して、カートリッジ１６上の入口１９及び出口２０が直接連結されるようになっている。

前記給水口２２には、水道水等の原水を供給するための給水ホース２６が止水弁２７を介して接続されている。出水口２３には、軟水化水を吐出するための吐出ホース２８が接続されている。そして、給水ホース２６から給水口２２及び入口１９を介してカートリッジ１６内に原水が供給されることにより、その原水中に含まれるイオンがイオン交換樹脂１８によりイオン交換されて、原水が軟水化されるようになっている。

前記カートリッジ１６の内底部には、収容部としての収容容器２９が配設されている。この収容容器２９は、有蓋無底円筒状をなす合成樹脂製の容器本体３０と、その容器本体３０の下部外周に接合固定された通水性を有する厚手のフェルト状不織布よりなる円筒状の流路形成部３１とを備えている。そして、収容容器２９の下端は開放されており、その開放部に前記フィルタ１７が位置している。容器本体３０の中心には円筒状のパイプ部３２が設けられ、そのパイプ部３２の上端には前記パイプ２１が接続されている。そして、前記流路形成部３１からフィルタ１７を通り、間隙５５を通ってパイプ部３２の下端開口にかけて収容容器２９の下部を通る通路Ｌが形成されている。容器本体３０の上壁には、通水シート３４を介して収容容器２９内のエアを抜いたり、軟水化水を導入したりするための抜くための小孔３０ａが透設されている。

前記カートリッジ１６の底壁を構成する底板１６ａは、カートリッジ１６の周壁１６ｂに対してネジ部１６ｃを介して着脱可能に構成されている。前記底板１６ａの内面には前記通水孔１６ｅを有する内部板１６ｋが支持され、この内部板１６ｋに前記フィルタ１７が支持されている。通水孔１６ｅは前記通路Ｌの一部を構成している。

前記収容容器２９の内部における上下方向中央部には、軟水化水を通過させるための小孔３０ａを有する中間壁４２が形成されており、この中間壁４２により収容容器２９の内部に分散剤収容部としての上部室４３及び封鎖剤充填部としての下部室４４が形成されている。

前記下部室４４の内部には、使用初期状態において指先の先端程度の大きさの粒状若しくは塊状で、かつ半透明ガラス状をなす金属イオン封鎖剤（この実施形態ではポリリン酸ナトリウム）３３が不織布よりなる複数の袋状の通水シート３４に包んだ状態で収容されている。そして、カートリッジ１６内のイオン交換樹脂１８を通過した軟水化水が収容容器２９内に流路形成部３１から流入することにより、その軟水化水中に金属イオン封鎖剤３３が溶出し、このため、後述するようにミネラル分が封鎖されてスケールの生成が抑制されるようになっている。

上部室４３には、ペレットよりなる分散剤４５が充填収容されている。この分散剤４５は、タンニン酸を主成分とするものであり、後述するように、リン酸アパタイトの再結晶物の生成を抑制する。前記分散剤として、リグニンスルフォン酸塩を用いてもよい。

次に、前記のように構成された水質調整装置の作用を説明する。
さて、この水質調整装置において、給水口２２の止水弁２７が開かれると、水道水等の原水が給水ホース２６から給水口２２及び入口１９を介してカートリッジ１６内に供給され、活性炭層４６を経て、イオン交換樹脂１８中を通過して下方に流される。このとき、原水中に含まれるイオンがイオン交換樹脂１８の交換反応基とイオン交換して捕捉され、その原水が軟水化される。

その後、イオン交換樹脂１８中を通過した軟水化水が流路形成部３１から収容容器２９の下部室４４内に流入し、その下部室４４内の金属イオン封鎖剤３３の下部の通路Ｌを斜めに通過して、パイプ部３２内に流される。

この場合、金属イオン封鎖剤３３は流動状態の水には溶出し難く、静止状態の水には溶出しやすい性質がある。このため、前記通路Ｌ部分の金属イオン封鎖剤３３は、軟水化水が流れていないときにその周囲の水に溶出し、軟水化水が流されることにより、金属イオン封鎖剤３３が流出される。また、収容容器２９内において、前記通路Ｌ部分以外の部分の金属イオン封鎖剤３３は、軟水化水があまり流れないところに位置しているため、この部分には金属イオン封鎖剤３３が溶出した軟水化水が滞留して、少しずつ通路Ｌ側に供給される。以上のように、金属イオン封鎖剤３３の余分な溶出を抑えることができる。

しかも、金属イオン封鎖剤３３が通水シート３４に包んだ状態で収容容器２９内に収容されているため、金属イオン封鎖剤３３を含んだ通水シート３４内の軟水化水は、通水シート３４を通して徐々に少しずつしか流出しない。従って、金属イオン封鎖剤３３は少しずつ、かつ適量ずつ溶出する。従って、前記通路Ｌを下部に形成した収容容器２９や通水シート３４は、金属イオン封鎖剤３３の溶出速度を遅延させるための溶出遅延手段を構成している。

このように、金属イオン封鎖剤３３が軟水化水中に溶出されると、軟水化水中に含まれるミネラル分、主としてカルシウムやマグネシウムがこの金属イオン封鎖剤３３と反応して封鎖され、リン酸カルシウムやリン酸マグネシウムの一種であるヒドロキシアパタイトが生成される。この状態で、これらの生成物は軟水化水中を浮遊するのみで、スケールになり難いため、イオン交換樹脂１８のイオン交換能力が低下して、軟水化水中にカルシウムやマグネシウムが残留していても、スケールが発生するのを抑制することができる。また、金属イオン封鎖剤３３はシリカとは反応しないが、シリカと反応しやすいマグネシウムを封鎖するため、シリカスケールの形成が抑制される。なお、本来、軟水化水中にはカルシウム等のミネラル分はほとんど含まれていないものであるが、ここでは、原水を軟水化処理したものは、ミネラル分を含んでいても、軟水化水とする。

そして、収容容器２９内の金属イオン封鎖剤３３を通過した軟水化水は、パイプ部３２内からパイプ２１、出口２０、出水口２３及び吐出ホース２８を介して外部配管系に供給される。よって、この軟水化水をスチームコンベンションオーブン等の厨房機器に供給して使用すれば、蒸気発生部のスチームジェネレーター伝熱面にスケールが付着したり、水位センサや排水管等にスケールが堆積したりするおそれを抑制することができて、厨房機器を長期にわたって支障なく運転することが可能になる。従って、管理コストを大幅に低減することが可能になる。

特に、マグネシウムを混入して熱溶融を経て固化した金属イオン封鎖剤３３を用いた場合には、イオン交換樹脂１８の軟水化能力が低下した場合に溶出量が多くなる性質を有しており、逆に、イオン交換樹脂１８の能力が低下しない場合はあまり溶出しない性質を有している。従って、継続使用によりイオン交換樹脂の能力が低下した場合に、金属イオン封鎖剤３３がその低下分をほぼ補うことが可能になる。

以上のように、この水質調整装置においては、長時間の使用に伴ってイオン交換樹脂１８のイオン交換能力が低下した場合でも、軟水化水中に溶出した金属イオン封鎖剤３３により、軟水化効率の低下を補足することができる。このため、イオン交換樹脂１８や金属イオン封鎖剤３３を頻繁に交換する必要がなく、長時間にわたって軟水化効率を維持することができる。従って、イオン交換樹脂１８や金属イオン封鎖剤３３等の交換作業を簡略化することができるとともに、前記のように管理コストの低減を図ることができる。しかも、イオン交換樹脂１８のイオン交換能力が低下する前は、金属イオン封鎖剤３３は溶出しにくいため、経済的で、長寿命を図ることができる。

しかも、軟水化水に金属イオン封鎖剤３３が溶出されると、その軟水化水は、管壁等にいったん付着した残存スケールを剥離させる洗浄作用を有する。
また、イオン交換樹脂１８として、Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂が用いれば、軟水化水は、酸性水となる。従って、酸性水の酸洗い作用により、残存スケールを洗浄できる。しかも、酸性水は金属イオン封鎖剤３３を容易に溶出させる作用も有する。ここで、軟水化水はｐＨ４．０〜６．９の範囲内であり、ｐＨ４．０〜６．０の範囲が好ましい。

加えて、軟水化水の一部は、小孔３０ａから上部室４３内に至り、タンニン成分あるいはリグニン成分を溶出して、中間壁４２の小孔３０ａから下部室４４を通過して外部へ送られる。このタンニン成分は、スケールの表面に形成されたリン酸アパタイトを分離させる。すなわち、金属イオン封鎖剤３３を連続使用すると、カルシウムよりなるスケールの表面部にリン酸アパタイトの層が形成されて、そのカルシウム成分が溶出しにくくなるおそれがあるが、分散剤はそれを防止する。このため、さらに有効なスケール防止効果を得ることができる。

さらに、金属イオン封鎖剤３３は、酸による金属の腐食作用を抑制する作用を有する。このため、イオン交換樹脂１８により、酸性の軟水化水が生成されたとしても、配管系の腐食を抑えることができる。

次に、この発明の実施形態の第２の例を、前記第１の例と異なる部分を中心に説明する。なお、以下に示す実施形態の各例の説明においては、既述の例から構成が変更された部分を中心に説明する。

この第２の例においては、図２に示すように、収容容器２９の容器本体３０の下部に剛性の高い不織布等の通水シートよりなる底壁５３が固定され、その底壁５３の下部に空間５４が形成されている。流路形成部３１は、容器２９の金属イオン封鎖剤３３の収容部と、空間５４とに跨っている。従って、軟水化水は、前記第１実施形態と同様に流路形成部３１を介して金属イオン封鎖剤３３の収容部に至り、そこから空間５４内に流出する。また、これと同時に、軟水化水は前記収容部に至ることなく、空間５４内に直接流入するようになっている。

従って、この第２の例においては、スチームコンベクションオーブンの不使用時等の軟水化水の停滞時において、金属イオン封鎖剤３３の収容部に高濃度の金属イオン封鎖剤溶出水が貯留されるとともに、空間５４内には金属イオン封鎖剤がほとんど溶出されていない軟水化水が貯留される。そして、スチームコンベクションオーブンの稼働等にともなう軟水化水の流出により、まず、空間５４内の溶出水が出水口２３側に運ばれ、次いで、下部室４４内の溶出水が底壁５３を介して徐々に運ばれる。従って、スチームコンベクションの始動時等において軟質スケールの排出を目的としたスチームジェネレーター洗浄水を多量に排出したとしても、金属イオン封鎖剤３３が浪費されることを防止でき、その後は、金属イオン封鎖剤３３が溶出された軟水化水を用いることができる。

次に、第３の例について説明する。
この第３の例においては、図３に示すように、収容容器２９の容器本体３０内の下部に、底壁７１と周壁７２とよりなる受け皿７３が固定され、底壁７１には複数の小孔７４が透設されている。底壁７１上には不織布等の通水シートよりなるフィルタ１７が敷設されている。前記底壁７１の下方には空間７６が形成されている。

従って、この第３の例においては、受け皿７３上に金属イオン封鎖剤３３が支持される。なお、図３においては、構成の理解を容易にするために、受け皿７３内に位置する金属イオン封鎖剤３３が描かれていないが、実際には存在する。

この第３の例では、受け皿７３の周壁７２の周囲及び受け皿７３の下方の空間７６が貯留部としての空間となる。従って、この第３の例では、前記第２の例とほぼ同様な作用を有する。

次に、実施形態の第４の例を説明する。
この第４の例においては、図４に示すように、前記カートリッジ１６は、円筒状の通水シート３４及び活性炭層４６に包まれた状態の粒状のイオン交換樹脂１８と、前記通水シート３４の上端に取り付けられた状態で、そのイオン交換樹脂１８の上端に設けられた収容容器２９とを備えている。パイプ２１は通水性を有している。収容容器２９の内部には、金属イオン封鎖剤３３が収容されている。そして、給水口２２からの原水が、カートリッジ１６と収容ケース１１の内周面との間の間隙から通水シート３４及び活性炭層４６を介してイオン交換樹脂１８内に至り、軟水化水がパイプ２１を介して収容容器２９の軸心部の通路３５を通って出水口２３から供給される。

従って、この第４の例においては、前記第１実施形態の作用及び効果に加えて、原水がカートリッジ１６の全周からカートリッジ１６内に流入するため、収容ケース１１を横倒しにして、水質調整装置を横置きで使用する場合に都合がよい。また、原水の水圧が低い場合には、水流の下降流型や上昇流型に比べると、側面通水式のほうが通水抵抗が小さく都合がよい。

次に、実施形態の第５の例について説明する。
この第５の例においては、図５に示すように、前記第４の例と同様に、給水口２２からの原水がケース１１とカートリッジ１６との間を通ってカートリッジ１６内に導入される。カートリッジ１６は、上部ケース１６ｇと、下部ケース１６ｈとがネジ部１６ｃを介して固定されている。下部ケース１６ｈの下端部においてパイプ部３２と同軸位置に円筒状の調節バルブ６１が設けられ、その調節バルブ６１には複数の小孔６１ａが形成されている。カートリッジ１６内はフィルタ１７により上下に区画され、下部側には活性炭層４６が、上部側にはイオン交換樹脂１８が充填されている。そして、原水は、その大部分が調節バルブ６１を介してパイプ２１内に直接至り、残りが小孔６１ａ及び通水孔１６ｅを介して下部ケース１６ｈ内に至る。なお、調節バルブ６１を回動調節することにより、パイプ２１内及び下部ケース１６ｈ内への分配率が調節される。

下部ケース１６ｈの上端において、パイプ２１の上端には収容容器２９が連結されており、その収容容器２９の内部には分散剤４５が充填されている。収容容器２９の天井部と、底部のイオン交換樹脂１８の充填部と対向する部分とには小孔２９ａが形成されている。収容容器２９の天井部及び底部にはフィルタ１７が設置されている。前記パイプ２１は、収容容器２９内を通ってその上端開口が上部ケース１６ｇの下部開口１６ｄに前記小孔２９ａを介して連通している。

前記上部ケース１６ｇの内部には分散剤４５が充填され、前記下部開口１６ｄを介して上部ケース１６ｇの内部が収容容器２９の内部と連通している。上部ケース１６ｇの底壁及び天井部にはフィルタ１７が設置されている。

従って、この第５の例においては、原水の大部分が調節バルブ６１，パイプ２１を介して収容容器２９内に直接至り、そこで分散剤４５を溶出させて上部ケース１６ｇに導かれ、その上部ケース１６ｇ内において金属イオン封鎖剤３３を溶出させて、外部配管系に供給される。また、原水の一部は、調節バルブ６１の小孔６１ａを介してイオン交換樹脂１８の充填部に至り、そこでイオン交換されて、小孔３０ａを介して収容容器２９内に至る。

従って、この第５の例では、カートリッジ１６内の水流が上昇流であるため、水流がイオン交換樹脂１８，分散剤４５及び金属イオン封鎖剤３３の充填領域全体をほぼ均一に流れる。従って、イオン交換，分散剤４５及び金属イオン封鎖剤３３の溶出をそれぞれ効率よく行うことができる。

次に、第６の例について説明する。
この第６の例においては、図６に示すように、収容容器２９が中間壁４２を介して上部室４３と下部室４４とに２分割され、上部室４３の上端には上部壁２９ｇを介して合流室２９ｆが区画されている。中間壁４２及び上部壁２９ｇにはフィルタ１７を有する小孔３０ａが形成されている。

パイプ２１は３分割され、パイプ下部２１ａ，パイプ中間部２１ｂ，パイプ上部２１ｃが設けられている。パイプ下部２１ａは、その上端が下部室４４の上部において開口するとともに、その開口には開口方向が下向きとなるように流路変更カバー８１が被せられている。パイプ中間部２１ｂは下端開口が下部室の上端に開口するとともに、上端開口が合流室２９ｆに開口している。

さて、入口１９からの原水は、イオン交換樹脂１８の充填部，通水孔１６ｅ，パイプ下部２１ａを経て、パイプ下部２１ａの上端から流路変更カバー８１により下向き流になり、金属イオン封鎖剤３３の充填部に至る。さらにそこから、大部分はパイプ中間部２１ｂに導かれ、さらにパイプ上部２１ｃを経て出口２０から外部に供給される。金属イオン封鎖剤３３の充填部内の一部の水は、小孔３０ａを経て上部室４３内に至り、さらに小孔３０ａを経て合流室２９ｆに至る。そして合流室２９ｆにおいて、下部室４４からの水と合流する。従って、金属イオン封鎖剤３３及び分散剤４５を溶出した処理水が外部配管に供給される。また、分散剤４５の充填部内の一部の分散剤を含む水は通水休止中に小孔３０ａを経て下部室４４内に至り、金属イオン封鎖剤３３の溶出水と混和され、金属イオン封鎖剤３３から溶出した成分がリン酸カルシウムやリン酸マグネシウムのスラッジ（軟質固形物）形成を抑制し、水の流動性を維持する。

この第６の例においては、収容容器２９内においては、前記第４の例と同様に金属イオン封鎖剤３３及び分散剤４５が上昇流に溶出される。従って、効率的な溶出が可能になる。

また、この第６の例においては、パイプ下部２１ａの上端が金属イオン封鎖剤３３の充填部の上端おいて開口し、しかも流路変更カバー８１により下方を向いているため、金属イオン封鎖剤３３と反応したカルシウムのスラッジが硬化することなく、下部室４４の下部に沈殿状態で滞留する。従って、スラッジが外部配管系に侵入するのを抑制できる。しかも、分散剤４５が中間壁４２の小孔３０ａから金属イオン封鎖剤３３の充填部にわずかずつ供給されるため、スラッジの硬化をさらに抑制できる。

なお、図６においては、理解を容易にするために、収容容器２９を大きめに描いてある。
この実施形態の効果を列挙すれば以下の通りである。

・ イオン交換樹脂１８により、原水が軟水化され、その後、その軟水化水中に微量の金属イオン封鎖剤３３が溶出するが、イオン交換樹脂１８のイオン交換能力が低下してくると、軟水化水中に溶出した金属イオン封鎖剤３３により、軟水化効率の低下を補足することができる。このため、イオン交換樹脂を頻繁に交換したり再生したりする必要がなく、長時間にわたって軟水化効率を維持することができて、取り扱いが簡単であるとともに、管理コストのアップを抑制することができる。

・ イオン交換樹脂１８による軟水化が低下する以前は、金属イオン封鎖剤３３の溶出量が少なく、軟水化が低下すると、金属イオン封鎖剤３３の溶出量が増加する。従って、金属イオン封鎖剤３３の無駄な溶出を抑制できて、経済的であるとともに、イオン交換樹脂１８の能力低下を金属イオン封鎖剤３３により有効に補うことができる。

・ 金属イオン封鎖剤３３が溶出された軟水化水により、管壁等に固着されているスケールを剥離させることができるため、管内の洗浄効果を得ることができる。この剥離現象は、軟水化水中にリン酸が存在することにより、より効果を発揮することができる。従って、管壁等にスケールが固着状態で発生していても、新品のカートリッジ１６を用いれば、その使用により、洗浄効果が有効に発揮されて、スケールを除去することが可能になる。

・ 容器２９の構成や通水シート３４により金属イオン封鎖剤３３の溶出速度を簡単な構成をもって遅延させることができ、金属イオン封鎖剤３３を長期間にわたって経済的に使用できる。

・ イオン交換樹脂１８と金属イオン封鎖剤３３とが同一のケース１１内に収容されているため、全体がコンパクトであるとともに、配管構成が簡単になり、水質調整装置を厨房機器の給水管路等に対して容易に配管接続することができる。

・ イオン交換樹脂１８として弱酸性陽イオン交換樹脂を用いたため、軟水化水を酸性化させることができる。従って、配管系の内部を酸により洗浄でき、スラッジの生成を抑制できる。しかも、このように軟水化水が酸性であっても、金属イオン封鎖剤３３の作用により配管系の金属の腐食を抑えることができる。

・ 分散剤４５を用いたため、その分散剤４５の作用により、カルシウムの表面部にアパタイト層が定着硬化するのを防止して、スラッジの生成を抑制できる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ イオン交換樹脂１８を金属イオン封鎖剤３３や分散剤４５の容器とは別にすること。すなわち、２つの容器をパイプを介して接続し、一方の容器にイオン交換樹脂１８を、他方の容器に金属イオン封鎖剤３３及び分散剤４５を充填すること。

・ 分散剤４５を省略すること。
・ 第６の例において、分散剤４５を金属イオン封鎖剤３３の上流側に配置すること。

表１及び表２は、市水及び軟水に対する金属イオン封鎖剤（ポリリン酸ナトリウム）の溶出度を示すものである。

前記のように、マグネシウムを混入して熱溶融を経て固化した金属イオン封鎖剤３３は、イオン交換樹脂１８の能力が低下した場合に同金属イオン封鎖剤３３の溶出量が多くなる性質を有している。これが表１及び表２に表れている。

すなわち、表１の試験条件は、水温２０℃の厚木市の上水（市水）と、その上水をイオン交換樹脂により軟水化させた軟水化水とをそれぞれ１リットル用意し、それらの１リットルに金属イオン封鎖剤としてのポリリン酸ナトリウムを浸漬し、１時間後、３時間後、５時間後、７時間後及び１０時間後におけるポリリン酸ナトリウムの溶出速度を測定したものである。

表２の試験条件は、水温３０℃で、同様に溶出速度を測定したものである。
ここで、「残存量」は、前記それぞれの時間ごとのポリリン酸ナトリウムの未溶出残存量を示し、「溶出速度」は、前記各時間ごとの溶出量を積算したものである。

表１及び表２から明らかなように、軟水化水より上水市水の方が、溶出速度が速いことが理解される。従って、継続使用によりイオン交換樹脂の能力が低下した場合に、金属イオン封鎖剤３３が多く溶出してその低下分をほぼ補うことが可能になる。

表３及び表４は、市水及び軟水に対するサンゴ，すなわちカルシウムの溶出度を示すものである。

表３及び表４は、厚木市水（カルシウム硬度３８．０ｐｐｍ）及び同軟水化水（カルシウム硬度２ｐｐｍ未満）の１リットルにサンゴを３０ｇ添加して、８時間後にカルシウム硬度を測定した結果を示すものである。さらに、表４は、表３と同条件の厚木市水及び軟水化水１リットルに、さらにポリリン酸ナトリウムを１０ｇ添加したものである。なお、市水のカルシウム硬度は、原水硬度を差し引いた補正値である。

表３及び表４から理解されるように、市水よも軟水化水のほうがカルシウム溶出量が増えてカルシウム硬度が高くなり、金属イオン封鎖剤３３が添加されると、カルシウム硬度はさらに高くなる。従って、軟水化水に金属イオン封鎖剤３３が溶出されると、スケール化を抑制できるばかりでなく、その軟水化水は配管の内壁等にいったん付着したスケールを剥離させる作用を有することが理解される。

金属イオン封鎖剤はマグネシウムで熱溶融を経て固化されたポリリン酸ナトリウムでもよく、またカルシウムで熱溶融を経て固化されたポリリン酸ナトリウムのどちらを使用してもよい。

ところで、ポリリン酸ナトリウムを含む軟水化水のカルシウム硬度がそれほど高くならない原因は、ポリリン酸ナトリウムがサンゴの表面部に侵入して、サンゴ表面にリン酸アパタイト層を形成するため、炭酸カルシウムの溶出量が増大しないことが推察される。

ここで、サンゴカルシウムに取り付いているリン酸アパタイトを排除し、溶出させるためには、軟水のｐＨを下げる方法と分散剤を投入する方法とが考えられる。すなわち、軟水化水には、カルシウム硬度溶出促進能力を有するが、さらに、カルシウム硬度をリン酸と反応させてリン酸カルシウム［Ｃａ３（ＰＯ４）２］に変えてやれば、物質の溶出度積から考えてサンゴのカルシウムは更にイオン化して軟化水中に溶出するのではないか推察される。

表５は、市水及び酸性水に対する金属イオン封鎖剤の溶出度を示すものである。

表５は、試料として、それぞれｐＨ７のつくば市水の原水（非軟水化水），ｐＨ６の調整水（軟水化水），ｐＨ５の調整水（軟水化水），ｐＨ４の調整水（軟水化水）を５００ミリリットル用意し、それらの調整水にそれぞれ金属イオン封鎖剤を１５０ｇ添加して、時間ごとの溶出量を測定したものである。表５から理解されるように酸性度が高いほうが金属イオン封鎖剤の全リン酸溶出量は多いが、特に、ｐＨ５の調整水に対する溶出量が多い。

従って、軟水化水はｐＨ４．０〜６．９（やがて原水のｐＨに近づく）、ｐＨ４．０〜６．０の範囲が好ましい。実施形態においては、イオン交換樹脂１８として、Ｈ形弱酸性陽イオン交換樹脂が用いられている。酸性水は金属イオン封鎖剤３３を容易に溶出させる。

なお、つくば市水の水質測定結果は表６に示すとおりである。

そして、それぞれ１リットルのつくば市水（原水），つくば市水のｐＨが異なる軟水化水にそれぞれサンゴを浸漬し、金属イオン封鎖剤添加によるリン酸アパタイト形成条件をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）・ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）映像により目視分析した。その分析結果、ｐＨ４にてリン酸アパタイトはサンゴ表面から効果的にはずれることが判明した。

表７〜９は、金属イオン封鎖剤及び分散剤の有無のｐＨ７，ｐＨ６，ｐＨ４の中性水及び酸性水に対するカルシウムの溶出度を示すものである。

すなわち、表７〜９は、それぞれつくば市軟水化水で、ｐＨ７，ｐＨ６，ｐＨ４の軟水化水において、金属イオン封鎖剤、タンニン酸の添加によるカルシウム硬度溶出量の測定をしたものである。

表７〜９から明らかなように、カルシウム硬度溶出量は、タンニン酸及び金属イオン封鎖剤を溶出した軟水化水が多く、次いで、金属イオン封鎖剤のみを溶出した軟水化水，タンニン酸及び金属イオン封鎖剤の双方とも溶出していない軟化水の順序であり、さらにその傾向は、ｐＨ４が多く、次いで、ｐＨ６，ｐＨ７の順序であった。

従って、タンニンの投入でリン酸アパタイトが分散されてカルシウムが多く溶出することが理解される。
ちなみに、タンニン錠剤の配合割合の一例は以下の通りである。

タンニン酸７０％
メタリン酸ナトリウム２０％
消石灰９％
メチルセルロース１％
ここで、メタリン酸ナトリウム及び消石灰は、かため機能、メチルセルロースは粘剤として機能する。消石灰は二酸化珪素でもよい。

表１０及び１１は、軟鋼に対する腐食試験を示すものである。

表１０及び１１は、つくば市水道水の軟化水を試験水として塩酸を添加して、ｐＨ６．０，ｐＨ４．０に調整した各１リットルの試験水を作成し、それに軟鋼（ＳＰＣＣ）よりなる腐食試験片（３０ｍｍ×５０ｍｍ）を４日間浸漬した。

以上のように、金属イオン封鎖剤３３を添加すると、腐食度が遅延して軟鋼の防食効果を向上させる。そして、添加濃度が高いほど防食効果はよくなる傾向にある。また、カルシウム硬度３０ｐｐｍが存在する場合（Ｈ形軟化水では硬度が存在するため）は、金属表面にリン酸カルシウムやリン酸マグネシウムの防食被膜を形成するため、軟水単独に比して防食効果は改善されている。特にｐＨ４の条件において顕著に出ている。

（他の技術的思想）
前述した実施形態及び実施例から把握されるが、請求項に記載されていない技術的思想は以下の通りである。

（１） 前記溶出遅延手段は、軟水化水の流路を前記収容部の隅部に形成することにより構成されたことを特徴とする請求項２に記載の水質調整装置。
従って、濾材充填部からの軟水化水が、収容部の隅部に形成された流路を通して流されることにより、溶出が遅延される。従って、通路の位置を規定したのみであるので、部品点数が増えることがなく、構成が簡単である。

（２） 前記溶出遅延手段は、粒状若しくは塊状の金属イオン封鎖剤を通水シートに包んで収容部に収容することにより構成されたことを特徴とする請求項２または前記技術的思想（１）項に記載の水質調整装置。

従って、金属イオン封鎖剤の表面を通水シートが覆うような状態になり、金属イオン封鎖剤が軟水化水中に短時間で過剰に溶出するのを抑制することができる。
（３） 前記収容部の下部における軟水化水の流路の一部に金属イオン封鎖剤の溶出水を貯留するための貯留部を設け、軟水化水が停滞しているときに前記貯留部に金属イオン封鎖剤の溶出水が貯留され、軟水化水が流れるときに前記溶出水が除々に流出されるように構成したことを特徴とする請求項に記載の水質調整装置。

従って、軟水化水が停滞しているときに貯留部に金属イオン封鎖剤の溶出水が貯留され、軟水化水が流れるときに前記溶出水が除々に流出されるように構成されているため、軟水化水の使用量が多量であっても、前記溶出水が少しずつ流出されるようにすれば、金属イオン封鎖剤が溶出された軟水化水の存在を維持できる。

（４） 分散剤は、ペレットであることを特徴とする請求項５または６に記載の水質調整装置。
（５） 前記分散剤は、タンニン酸と、メタリン酸ナトリウム及び消石灰のうちの少なくとも一方と、メチルセルロース（カルボキシメチルセルロースでもよい）とを含むことを特徴とする前記技術的思想（４）項に記載の水質調整装置。

第１の例の水質調整装置を示す断面図。 第２の例の水質調整装置を示す断面図。 第３の例の水質調整装置を示す断面図。 第４の例の水質調整装置を示す断面図。 第５の例の水質調整装置を示す断面図。 第６の例の水質調整装置を示す断面図。

符号の説明

１１…収容ケース、１２…ケース本体、１６…濾材充填部としてのカートリッジ、１８…濾材としてのイオン交換樹脂、２９…金属イオン封鎖剤収容部としての金属イオン封鎖剤容器、３０…容器本体、３１…流路形成部、３３…金属イオン封鎖剤３３…通水シート、４１…第２収容ケース、４４…接続ホース、４５…分散剤。

Claims (6)

1. イオン交換樹脂よりなる軟水化濾材を充填した軟水化濾材充填部に原水を通過させて、その原水を軟水化させるようにした水質調整装置において、
   前記濾材充填部の上流または下流に金属イオン封鎖剤を収容する封鎖剤収容部を設け、軟水化濾材充填部を通過した軟水化水中に金属イオン封鎖剤が溶出するように構成したことを特徴とする水質調整装置。
2. 前記イオン交換樹脂として、酸性の軟水化水が生成されるようにしたものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の水質調整装置。
3. 前記イオン交換樹脂として、ｐＨ４．０〜６．９の範囲内の軟水化水が生成されるようにしたものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の水質調整装置。
4. 金属イオン封鎖剤の溶出が少なくなるように、前記封鎖剤収容部は、金属イオン封鎖剤の溶出速度を遅延させるための溶出遅延手段を有することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の水質調整装置。
5. 前記封鎖剤収容部の上流または下流に分散剤を収容する分散剤収容部を設け、軟水化水中に分散剤が溶出するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の水質調整装置。
6. 前記分散剤はタンニンまたはリグニンを主成分とすることを特徴とする請求項５に記載の水質調整装置。

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