JP2009233503A - 軟水化装置およびそれを用いた給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬剤などの供給を不要とし、メンテレスが実現できるとともに、軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる軟水化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段（１３、１５）と、ろ過手段１６とを備え、前記硬度成分析出手段（１３、１５）で析出させた硬度成分を、前記ろ過手段１６にて除去することで軟水を生成する構成としたことを特徴とするもので、水中の硬度成分を硬度成分析出手段（１３、１５）で析出させた後、ろ過手段１６にて物理的に硬度成分を除去することで、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスの軟水化装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薬剤の供給を不要とし連続的に軟水を供給するための軟水化装置および軟水化装置を用いた給湯装置に関するものである。

軟水生成装置としてはイオン交換樹脂を用いたものが数多く提案されており、例えば、ナトリウムイオンを官能基として有する陽イオン交換樹脂を用い、陽イオン交換樹脂によって原水中に含まれる硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオンをナトリウムイオンにイオン交換して軟水を得るものが知られている。

そして、陽イオン交換樹脂の官能基であるナトリウムイオンがすべてカルシウムイオンやマグネシウムイオンと交換された後は、イオン交換ができなくなるため、再びイオン交換を行えるように、陽イオン交換樹脂の再生を行う必要がある。

この陽イオン交換樹脂の再生には、塩などが用いられており、軟水の使用水量に応じて定期的に塩を補充する必要があり、塩の補充に手間がかかるという課題があった。

そこで、塩を用いない陽イオン交換樹脂の再生方法として、電気分解で生成した酸性水で陽イオン交換樹脂を再生する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示すように、陽イオン交換樹脂を電気分解で生成した酸性水で再生するためには、陽イオン交換樹脂の官能基は水素イオン型である必要があり、陽イオン交換樹脂によって原水中に含まれる硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを水素イオンにイオン交換することでｐＨの低い酸性軟水が得られることとなる。

しかしながら、通常の電気分解で生成される酸性水は水素イオンの濃度が低く、水素イオン濃度の高い酸性水を得るためには、陰極室と陽極室に流す水の流量を調整し、陰極室に多量の水を流さなくてはならないため、塩の使用は回避でき補充の手間は軽減できるものの、再生を行うために水を多量に必要とするという問題があった。

再生に用いる水の使用量を低減するために、電極間にイオン交換樹脂を充填し、電極表面で水の電気分解により生成する水素イオンにより陽イオン交換樹脂を効率的に再生するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、電極間に充填できるイオン交換樹脂の量は少なく、小流量で低硬度の水を処理するには適しているが、大流量で高硬度の水を処理するにはイオン交換樹脂の充填量を多くする必要があった。それにより電極面積も大きくなり貴金属を用いる高価な電極の使用量が増えることで、コストがかかるという課題があった。
特開平７−６８２５６号公報 特開２００６−４３５４９号公報

本発明は前記課題を解決するもので、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスが実現できるとともに、軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる軟水化装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の軟水化装置は、水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段と、ろ過手段とを備え、前記硬度成分析出手段で析出させた硬度成分を、前記ろ過手段にて除去することで軟水を生成する構成としたことを特徴とするもので、水中の硬度成分を硬度成分析出手段で析出させた後、ろ過手段にて物理的に硬度成分を除去することで、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスの軟水化装置を提供できる。

本発明によれば、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスが実現できるとともに、軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる軟水化装置を提供できる。

第１の発明における軟水化装置は、水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段と、ろ過手段とを備え、前記硬度成分析出手段で析出させた硬度成分を、前記ろ過手段にて除去することで軟水を生成する構成としたことを特徴とするもので、水中の硬度成分を硬度成分析出手段で析出させた後、ろ過手段にて物理的に硬度成分を除去することで軟水を得ることができる。物理的に硬度成分を除去することで、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスの軟水化装置を提供できるとともに、ろ過により硬度成分を除去することで軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる。

第２の発明における軟水化装置は、特に第１の発明において、ろ過手段は、粒状のろ過材を充填して形成され、逆方向通水を行う逆通水手段を有し、逆通水時に、ろ過材の攪拌洗浄を行うことを特徴とするもので、逆通水時にろ過材で捕捉した硬度成分をろ過手段から排出することができ、ろ過材の目詰まりなどを防止し、安定したろ過性能を得ることができる。

第３の発明における軟水化装置は、第１または第２の発明において、硬度成分析出手段は、陰極室と陽極室とに分離し、アルカリ性水と酸性水とを生成する水の電気分解手段と、前記電気分解手段のアルカリ性水をろ過手段に供給するための蛇行流路とを有し、硬度成分をアルカリ析出させることを特徴とするもので、硬度成分をアルカリ析出させることができるとともに、流路を蛇行させることでアルカリ水の滞留時間を長くすることができ、硬度成分の析出を促進させることができる。

第４の発明における軟水化装置は、第１または第２の発明において、硬度成分析出手段は、陰極室と陽極室に分離し、アルカリ性水と酸性水とを生成する水の電気分解手段と、前記電気分解手段の酸性水から炭酸ガスを脱気除去する脱気手段とを有するもので、溶液のｐＨを下げることで溶液中の炭酸イオンを炭酸ガスとして除去しやすい状態とし、酸性水の炭酸ガスを脱気手段で除去することで硬度成分を析出させることができる。

第５の発明における軟水化装置は、陰極室と陽極室に分離し、アルカリ性水と酸性水を生成する水の電気分解手段を有する硬度成分析出手段と、粒状のろ過材を充填したろ過手段と、イオン交換樹脂を充填した軟水化手段と、前記電気分解手段で生成した酸性水を貯水する酸性水タンクと、前記陽イオン交換樹脂の再生時には前記酸性水タンクの酸性水を前記軟水化手段に供給する循環ポンプとを備え、前記電気分解手段の陰極室下流側に、前記ろ過手段および前記軟水化手段を接続し、軟水の使用時には、前記陽極室で得られる酸性水を前記酸性水タンクに貯水するとともに、前記陰極室で得られたアルカリ性水を前記ろ過手段を介して前記軟水化手段に供給する構成としたことを特徴とするものである。

上記構成により、軟水の使用時に電気分解手段に通電し陽極室で再生に使用する酸性水を生成し酸性水タンクに貯水するとともに、陰極室には軟水化手段に供給する水を通水するため無駄な捨て水を用いることなく水素イオン濃度の高い酸性水を陽極室に生成することができるとともに、陰極室でｐＨの上昇したアルカリ性水を硬度成分析出手段に供給し
水中の硬度成分を硬度成分析出手段で析出させた後、ろ過手段にて物理的に硬度成分を除去するとともに、硬度成分析出手段で析出しきれなかった硬度成分をイオン交換樹脂で吸着除去することができる。硬度成分析出手段により物理的に硬度成分を除去することとイオン交換樹脂による吸着除去を行うことでより硬度の低い軟水を得ることができる。

第６の発明における軟水化装置は、第５の発明において、陽イオン交換樹脂をメタクリル酸系母体構造の弱酸性陽イオン交換樹脂としたもので、弱酸性陽イオン交換樹脂は処理軟水のｐＨが低下したときにはイオン交換が行われないため、処理軟水の極端なｐＨ低下を防止することができる。

第７の発明における軟水化装置は、第５または第６の発明において、陽イオン交換樹脂の再生時には、酸性水タンクの酸性水を、軟水化手段および水の電気分解手段の陰極室を介して、前記酸性水タンクへと循環させる構成としたことを特徴とするもので、酸性水を電気分解手段の陰極室にも通水することで、陽イオン交換樹脂の再生と同時に陰極室に設けた電極に付着するスケールを洗浄除去することができる。

第８の発明は、第１から７のいずれかの発明の軟水化装置を備えた給湯装置で、給湯装置に軟水化装置を搭載することで、給湯熱交換器の伝熱面に形成するスケール生成を抑制することができる。これにより、熱交換器の水回路閉塞を防止できると共に、熱交換効率を高めることができる。また軟水を使用者に供給することができるため、洗濯や炊事における洗浄力の向上やおいしさ向上など調理への利用、美肌や美容効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各実施の形態において、同じ形態および同じ動作を行う部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省力する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は軟水化装置の構成図である。軟水化装置は給水路１と給水路１からの水を電気分解して酸性水とアルカリ性水を生成する電気分解手段２、電気分解手段２は、隔膜３で陽極室４と陰極室５を分離形成し、陽極室４に陽極６および陰極室５に陰極７を設けており、給水路１は電磁弁８を介して、陽極室４に設けた陽極入り口９および陰極室５に設けた陰極入り口１０と接続されている。

陽極６および陰極７はチタンを基材として白金、イリジウムなどの貴金属をメッキもしくは焼結した貴金属電極を用いている。電極の形状としては、平板、メッシュ、パンチングなどを用いることが可能であり、所定の電極面積を確保できるのであれば電極の形状に制約を設けるものではない。

また、陽極６および陰極７間には直流電源１１より、直流電圧が印加される構成となっており、隔膜３は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、フッ素系高分子素材の不織布や織布などを用いることができる。陽極６および陰極７間に直流電源１１から直流を印加することで、陽極室４の水に含まれるナトリウムやカルシウムなどの陽イオンは隔膜３を介して陰極室５に移動するとともに、陰極室５の水に含まれる炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンは隔膜３を介して陽極室４に移動する。

さらに、水の電気分解により移動してきたイオンと電気的に対になるイオンが生成することで、陽極室４には酸性水が陰極室５にはアルカリ性水が生成される。

陰極室５の陰極室出口１２は、螺旋流路を形成した第１の硬度成分析出手段１３と接続し、陽極室４の陽極室出口１４は、第２の硬度成分析出手段１５と接続されている。

ろ過手段１６は、円筒状の本体１７、本体１７の上部および下部に内部の粒状のろ材１８が漏れ出ないようにするフィルタ１９およびフィルタ１９を支える支持板２０が装着され、ろ過手段１６の上部は第１の硬度成分析出手段１３および第２の硬度成分析出手段１５と接続する上部接続口２１が設けられ、ろ過手段１６の下部には機器６に軟水を供給する軟水流路７と接続する下部接続口２２が設けられている。

ろ材１８としては、セラミック粒子状ろ材を用いることができる。ろ過手段１６の下部接続口２２は軟水流路２３と接続され、軟水流路２３は、流路切替弁２４を介して、軟水を使用する機器２５と逆洗浄流路２６を介して給水路１に接続した電磁弁８と接続している。また図示はしていないが、直流電源１１、電磁弁８、流路切替弁２４、排水弁２８の動作を制御するための制御手段を備えている。また、ろ過手段１６の上部接続口２１は排水流路２７および排水弁２８と接続している。

以上のように構成された軟水化装置において１１により陽極６および陰極７間に直流電圧を印加する。給水路１を流れる水は電磁弁８を介して、電解手段２の陽極室入り口９および陰極室入り口１０より陽極室４および陰極室５に通水される。

陽極６および陰極７間に直流電圧が印加されているため、陽極室４の水に含まれるナトリウムやカルシウムなどの陽イオンは陰極７に電気的に引きつけられ隔膜３を介して陰極室５に移動するとともに、陰極室５の水に含まれる炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンは陽極６に電気的に引きつけられ隔膜３を介して陽極室４に移動する。

さらに、陽極室４および陰極室５に移動してきたイオンと電気的に対になるイオンが水の電気分解により生成することで、陽極室４には酸性水が陰極室５にはアルカリ性水が生成される。

次に硬度成分析出手段による硬度成分の析出および除去作用について説明する。

水に含まれる硬度成分は、溶解度の低い炭酸カルシウムや硫酸カルシウムの形態ではなく溶解度の高い重炭酸カルシウムや重炭酸マグネシウムの形態で溶解している。

重炭酸イオンはｐＨによってその存在比が変化するため、陰極室５で生成したアルカリ水では炭酸イオンを多く含む形で存在する。そのため硬度成分は溶解度の低い炭酸カルシウムとして析出しやすくなり、第１の硬度成分析出手段１３の螺旋流路を流れる間に析出する。

また陽極室４で生成した酸性水では炭酸ガスを多く含む形で存在し、第２の硬度成分析出手段１５で炭酸ガスを脱気除去することで、硬度成分を析出させることができる。このように、硬度成分を析出させた水が、上部接続口２１からろ過手段１６に供給されろ過手段１６のろ材１８で析出した硬度成分をろ過することができる。

このように、物理的に硬度成分を除去することで、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスの軟水化装置を提供できるとともに、ろ過により硬度成分を除去することで軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる。

このように得られた軟水を、機器２５で使用することができる。軟水を使用する機器と
しては、洗濯機や食器洗浄機など洗浄機器、調理機器、スケールの析出が問題となるスチーム使用機器、美容理容機器などに用いることができる。

洗濯機や食器洗浄機などの洗浄機器では、硬度成分が界面活性剤の働きを阻害するため軟水を用いることで洗浄力を高めることができるとともに、硬度成分による石鹸かすの生成を抑制するため、衣類のごわつきや食器の水滴残りなどを防ぐことができ高品位な仕上がりを提供することができる。

また、調理機器として炊飯器などに用いた場合には、軟水の効果により米への吸水を促進、米粒の崩れ・硬さのバランス向上などのご飯の食味を向上することができる。また軟水は、昆布などの旨味成分（アミノ酸）の抽出も促進するため、軟水の適した素材に対して軟水調理を行うことで、調理品の食味を向上することができる。

つぎに、ろ材１８の逆洗浄時の動作を説明する。

逆洗浄を行うタイミングは使用者の任意で実施する手動洗浄式や所定の時間毎に洗浄を行う自動洗浄があるが、洗浄の頻度やタイミングは使用する機器によっても異なるため本実施の形態では使用者の任意で洗浄を行う手動洗浄の方法を説明する。

洗浄のタイミングとしては、ろ過手段１６の圧力損を検出することで洗浄のタイミングを検出する方法や、軟水流路２３を流れる流量を検知し、洗浄のタイミングを検出する方法や、所定の通水量や所定の通水時間が経過したときに洗浄を行う方法、使用状態に関係なく一定間隔毎に再生を行う方法など種々のタイミングが考えられ、いずれのタイミングであっても同様の効果を得ることができる。

洗浄時には、制御手段により電磁弁８および、流路切替弁２４を逆洗浄流路２６と接続するように切り替え、排水弁２８を開放する。給水路１からの水は、電磁弁８、流路調整弁２４を介してろ過手段１６の下部接続口２２から供給され、ろ材１８で補足した硬度成分を排水流路２７より除去することができる。

このように本発明の軟水化装置は、水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段とろ過手段を設け、硬度成分析出手段で硬度成分を析出させることで硬度成分をろ過手段で物理的に除去することが可能となる。これにより、薬剤などの供給を不要とし、メンテレスの軟水化装置を提供できるとともに、ろ過により硬度成分を除去することで軟水を得るために発生する捨て水を減少させることができる。

また、水の電気分解で得られたアルカリ水と酸性水の双方に硬度成分析出手段を設けることで、処理水のｐＨを中性に保つことができるとともに、処理排水を低減することもできる。

なお、本実施の形態では電解分解手段２は隔膜３にて２室に分離する構成を示したが、隔膜３よび陰極７および陽極６を複数枚用いた電気分解手段２を用いた場合でも同様の効果を得ることができるのはもちろんである。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。実施の形態１と異なる点は、イオン交換手段を設け、電気分解で得られた酸性水でイオン交換樹脂を再生する構成としたことである。

以下、本発明の第２の実施の形態について図面を用いて説明する。

図２は軟水化装置の構成図である。軟水化装置は給水路１と給水路１からの水を電気分解して酸性水とアルカリ性水を生成する電気分解手段２、電気分解手段２で生成した酸性水を貯水する酸性水タンク２９、電気分解手段２で生成したアルカリ水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段３０、硬度成分をろ過するろ過手段１６、内部に陽イオン交換樹脂３１を充填した軟水化手段３２、酸性水タンク２９の酸性水を軟水化手段３２に供給する循環ポンプ３３と、再生時の循環流路３４を備えた構成としている。

電気分解手段２は、隔膜３で陽極室４と陰極室５を分離形成し、陽極室４に陽極６および陰極室５に陰極７を設けており、給水路１は電磁弁８を介して、陽極室４に設けた陽極入り口９および陰極室５に設けた陰極入り口１０と接続されている。陽極６および陰極７はチタンを基材として白金、イリジウムなどの貴金属をメッキもしくは焼結した貴金属電極を用いている。

電極の形状としては、平板、メッシュ、パンチングなどを用いることが可能であり、所定の電極面積を確保できるのであれば電極の形状に制約を設けるものではない。また、陽極６および陰極７間には直流電源１１より、直流電圧が印加される構成となっており、隔膜３は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、フッ素系高分子素材の不織布や織布などを用いることができる。

陽極６および陰極７間に直流電源１１から直流を印加することで、陽極室４の水に含まれるナトリウムやカルシウムなどの陽イオンは隔膜３を介して陰極室５に移動するとともに、陰極室５の水に含まれる炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンは隔膜３を介して陽極室４に移動する。さらに、水の電気分解により移動してきたイオンと電気的に対になるイオンが生成することで、陽極室４には酸性水が陰極室５にはアルカリ性水が生成される。

陰極室５の陰極室出口１２は、螺旋流路を形成し硬度成分析出手段３０と接続し、陽極室４の陽極室出口１４は、流量調整手段３５を介して酸性水タンク２９と接続している。流量調整手段３５は、酸性水を生成する際に陽極室５への水の流量を調整するための圧損抵抗であり、流量調整手３５と並列して水量調整弁３６を備えた構成としている。

ろ過手段１６は、円筒状の本体１７、本体１７の上部および下部に内部の粒状のろ材１８が漏れ出ないようにするフィルタ１９およびフィルタ１９を支える支持板２０が装着され、ろ過手段１６の上部は硬度成分析出手段３０と接続する上部接続口２１が設けられ、ろ過手段１６の下部には軟水化手段３２と接続する下部接続口２２が設けられている。

ろ過手段１６の下部接続口２２は軟水化手段３２の軟水入り接続口３７と接続され、軟水化手段３２の軟水出口接続口３８は軟水流路２３と接続している。軟水流露２３は、流路切替弁２４を介して、軟水を使用する機器２５とおよび循環流路３４と接続している。

陽イオン交換樹脂３１としては、粒子状や繊維の形態のイオン交換樹脂を用いることができる。本実施の形態では、安価な構成を実現可能な粒子状の形態を示してメいるが、繊維状のイオン交換樹脂を用いた場合には、さらに小型化が可能となる。

イオン交換樹脂としては、メタクリル酸系母体構造の弱酸性陽イオン交換樹脂を用いることが望ましく、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いることで処理軟水の極端なｐＨ低下を防止することができる。

軟水流路２３は、流路切替弁２４を介して、軟水を使用する機器２５および循環ポンプ
３３を備えた循環流路３４と接続している。また図示はしていないが、循環ポンプ８、直流電源１１、電磁弁８、水量調整弁３６、流路切替弁２４の動作を制御するための制御手段を備えている。

以上のように構成された軟水化装置において、次に作用および動作を説明する。

機器２５で軟水を使用するとき、制御手段により電磁弁８を開き、流量調整弁３６を閉め、流路切替弁２４を軟水流路２３と機器２５が接続するように切り替え、直流電源１１１より陽極６および陰極７間に直流電圧を印加する。

給水路１を流れる水は電磁弁８を介して、電解手段２の陽極室入り口９および陰極室入り口１０より陽極６および陰極７に通水される。陽極６および陰極７間に直流電圧が印加されているため、陽極室４の水に含まれるナトリウムやカルシウムなどの陽イオンは陰極７に電気的に引きつけられ隔膜３を介して陰極室５に移動するとともに、陰極室５の水に含まれる炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンは陽極７に電気的に引きつけられ隔膜３を介して陽極室４に移動する。

さらに、陽極室４および陰極室５に移動してきたイオンと電気的に対になるイオンが水の電気分解により生成することで、陽極室４には酸性水が陰極室５にはアルカリ性水が生成される。

このように、水の電気分解により生成する酸性水やアルカリ性水のｐＨを決めるのは、陽極室４および陰極室５に移動してきた陰イオンおよび陽イオンであるため、水素イオンを多く含むすなわちｐＨの低い酸性水を得たい場合は、陽極室４を流れる水の流量に対して陰極室５を流れる水の流量を多くする必要がある。

本実施の形態では、流量調整手段３５としての圧損抵抗を陽極室出口１２と酸性水タンク２９の間に設けているため、陽極室４を流れる水の流量を陰極室５を流れる流量よりも小さくすることができる。陽極室４と陰極室５を流れる流量の流量比としては陽極室：陰極室＝１：２以上であることが望ましく、再生に必要な水の使用量を減らすことを目的とした場合には流量比は１：１０になることが望ましい。

さらにはこのように陰極室５の流量を大きくすることで、陰極室５を流れる水の流速は高まり陰極７に電気的に引きつけられたナトリウムやカルシウムなどが陰極７に析出することを防止することも可能となる。

このようにして電気分解手段２の陽極室４で得られた酸性水は、酸性水タンク２９に貯水され、陰極室５で得られたアルカリ性水は硬度成分析出手段３０を通じて、ろ過手段１６の上部接続口２１に供給される。硬度析出手段３０で析出させた硬度成分をろ過手段１６のろ材１８でろ過除去することで軟水を得ることができる。

次に軟水化手段３２による、軟水化の作用について説明する。

軟水化手段３２に通水された水の中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、陽イオン交換樹脂３１の官能基がもつ水素イオンと置換され、ろ過手段１６で得られた軟水よりもさらに硬度成分を除去した軟水を軟水化手段３２の軟水出口接続口３８から得ることができる。しかし、陽イオン交換樹脂の官能基につく水素イオンがすべてカルシウムイオンやマグネシウムイオンと交換された後は、イオン交換ができなくなるため、再びイオン交換を行えるように、陽イオン交換樹脂の再生を行う必要がある。

陽イオン交換樹脂３１してはメタクリル酸系の樹脂を母体にカルボン酸官能基をもつ、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いている。弱酸性陽イオン交換樹脂は、強酸性陽イオン交換樹脂と比較して、水素イオンで再生しやすいという特徴を持っているため、電気分解で生成した水素イオンで陽イオン交換樹脂を再生する場合には適した樹脂であり、さらには官能基であるカルボン酸基は酸性中では解離しないため、処理軟水の極端なｐＨ低下を防止することもできる。

このように得られた軟水を、機器２５使用することができる。軟水を使用する機器としては、洗濯機や食器洗浄機など洗浄機器、調理機器、スケールの析出が問題となるスチーム使用機器、美容理容機器などに用いることができる。

洗濯機や食器洗浄機などの洗浄機器では、硬度成分が界面活性剤の働きを阻害するため軟水を用いることで洗浄力を高めることができるとともに、硬度成分による石鹸かすの生成を抑制するため、衣類のごわつきや食器の水滴残りなどを防ぐことができ高品位な仕上がりを提供することができる。

また、調理機器として炊飯器などに用いた場合には、軟水の効果により米への吸水を促進、米粒の崩れ・硬さのバランス向上などのご飯の食味を向上することができる。また軟水は、昆布などの旨味成分（アミノ酸）の抽出も促進するため、軟水の適した素材に対して軟水調理を行うことで、調理品の食味を向上することができる。

つぎに、陽イオン交換樹脂３１の再生時の動作を説明する。

再生を行うタイミングは使用者の任意で実施する手動再生式や所定の時間毎に再生を行う自動再生があるが、再生の頻度やタイミングは使用する機器によっても異なるため本実施の形態では使用者の任意で再生を行う手動再生の方法を説明する。再生のタイミングとしては、硬度成分の濃度を検知し、所定の濃度以上の硬度が漏れ出したときに再生を行う方法や、所定の通水量や所定の通水時間が経過したときに再生を行う方法、使用状態に関係なく一定間隔毎に再生を行う方法など種々のタイミングが考えられ、いずれのタイミングであっても同様の効果を得ることができる。

再生時には、制御手段により流量調整弁３６を開き、流路切替弁２４を循環流路３４と軟水流路２３が接続するように切り替え、循環ポン３３を動作させる。

酸性水タンク２９の酸性水は、循環ポンプ３３により循環流路３４と流路切替弁２４を介して軟水流路２３、軟水化手段３２５の軟水出口接続口３８に供給され、イオン交換樹脂３１を下から上に逆洗浄しながらイオン交換樹脂３１のカルシウムイオンを水素イオンに置換し樹脂の再生を行う。軟水入口接続口３７からの酸性水は、ろ過手段１６の下部接続口２２から供給され、ろ材１８で補足した硬度成分を除去することができる。

酸性水は陰極室出口１４から陰極室５に供給され、陰極室入り口１０から陽極室入り口９、陽極室４、陽極室出口１２の順に通過し、流量調整弁３６を通って再び酸性水タンク２９に戻される。軟水の採取時には、流量調整弁３６を閉じることで、陽極室４を流れる水の流量を陰極室５を流れる流量よりも小さくしていたが、再生時には流量調整弁３６を開け循環流路３４に十分な流量が流れるように調整することができる。

酸性水によるイオン交換樹脂３１の再生において、１回の通水のみではイオン交換樹脂３１についたカルシウムイオンを完全に水素イオンに置換することができないため、酸性水を１回の通水で排水することは、無駄な水を捨てることになる。再生に用いた酸性水を循環させて繰り返し使用することで、酸性水中の水素イオンを無駄なく再生に使用するこ
とができる。酸性水を循環させて繰り返し使用することで、再生を行うために使用する水の使用量を減らすことができる。

また、酸性水を、軟水化手段３２およびろ過手段１６および水の電気分解手段２の陰極室５を通って酸性水タンク２９へと循環する構成とし、酸性水を電気分解手段２の陰極室５にも通水することで、陽イオン交換樹脂３１４の再生と同時に、ろ過手段１６のろ材１８の逆洗浄と陰極室５に設けた陰極７に付着するスケールを洗浄除去することができる。

一般的に陰極７に付着したスケールを除去するためには、電極の極性を反転させる極性反転が行われているが、極性反転を行うためには陰極７も陽極６と同様に貴金属電極を用いなくてはならない。しかしながら、酸性水を陰極室５に通水することで陰極７に付着するスケールを洗浄除去することができるため、陰極６として安価なステンレス電極を用いることも可能となる。

上記構成により、軟水の使用時に電気分解手段に通電し陽極室で再生に使用する酸性水を生成し酸性水タンクに貯水するとともに、陰極室には軟水化手段に供給する水を通水するため無駄な捨て水を用いることなく水素イオン濃度の高い酸性水を陽極室に生成することができるとともに、陰極室でｐＨの上昇したアルカリ性水を硬度成分析出手段に供給し水中の硬度成分を硬度成分析出手段で析出させた後、ろ過手段にて物理的に硬度成分を除去するとともに、硬度成分析出手段で析出しきれなかった硬度成分をイオン交換樹脂で吸着除去することができる。硬度成分析出手段により物理的に硬度成分を除去することとイオン交換樹脂による吸着除去を行うことでより硬度の低い軟水を得ることができる。

また、陽イオン交換樹脂４としてはメタクリル酸系の樹脂を母体にカルボン酸官能基をもつ、弱酸性陽イオン交換樹脂を用いることで、処理軟水の極端なｐＨ低下を防止することもできる。

陽イオン交換樹脂３１の再生時には、酸性水タンク２９酸性水で陽イオン交換樹脂３１を循環再生することで、酸性水中の水素イオンを無駄なく再生に使用することができ、再生を行うために使用する水の使用量を減らすことができる。さらに、酸性水を陰極室５に通水することで陰極７に付着したスケールを洗浄除去することができるため、陰極７として安価なステンレス電極を用いることも可能となる。

（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。実施の形態１および実施の形態２と異なる点は、軟水使用機器としてヒートポンプ給湯機を用いた点である。

以下、本発明の第３の実施の形態について図面を用いて説明する。図３は軟水装置をヒートポンプ給湯機に用いた構成図である。

図３において、給湯装置３９は貯湯タンク４０と、熱交換器４１を備えたヒートポンプユニット４２、熱交換器給水路４３、貯湯タンク給水路４４、給湯回路４５を備えている。またヒートポンプユニット４２には、冷媒を内部に有する冷媒回路４７、冷媒回路４７には大気熱を集熱する蒸発器４８、圧縮手段４９、膨張手段５０を順次備えた構成となっている。

冷媒としてはＣＯ２などの自然冷媒が用いられており、冷媒は冷媒回路４７の中を循環し、蒸発器４８により大気中の熱を取り込むと共に、圧縮手段４９で圧縮されさらに高温となり、冷媒の熱は熱交換器５０で熱交換器給水路４３の水を加熱するために用いられ、
温度の下がった冷媒は膨張手段４６をへて蒸発器４８に送られ、再び大気熱を取り込みむものである。

貯湯タンク４０の下部には熱交換器給水路４３、貯湯タンク給水路４４が接続され、熱交換器給水路４３には軟水化装置５１および循環ポンプ５２が設けられている。

以上の構成において、その動作、作用について説明する。軟水化装置５１における軟水化および再生時の動作は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

ヒートポンプユニット４２では、冷媒が冷媒回路４７の中を循環し、蒸発器４８により冷媒に大気中の熱を取り込むと共に、圧縮手段４９で圧縮することでさらに冷媒を高温とし、熱交換器５０で熱交換器給水路４３から送られた軟水を加熱する。冷媒は膨張手段４６をへて蒸発器４８に送られ、再び大気熱を取り込みむものである。

循環ポンプ５２により貯湯タンク４０の下部から熱交換器給水路４３を経て熱交換器５０に供給された軟水は、熱交換器５０で高温に加熱され、給湯回路４５を通って貯湯タンク４０に送られる。使用者が給湯装置の湯を使用する時、貯湯タンク４０の上部より、湯水混合などで適温に調整された湯が使用者の使用箇所（台所、洗面所、風呂場など）に供給される。貯湯タンク４０の湯が使用されたときには、貯湯タンク４０の下部の貯湯タンク給水路４４より水が貯湯タンク４０に補充される。

熱交換５０では、水が急速に加熱されるため水中に含まれるカルシウムやマグネシウム、などがスケールとして伝熱面に付着し熱交換効率を低下すると共に、熱交換器５０の水回路を閉塞する可能性もあった。しかしながら本実施の形態のように、熱交換器５０に軟水化装置５１で生成した軟水を供給することで、熱交換器の伝熱面に形成するスケール生成を抑制することができる。これにより、熱交換器の水回路閉塞を防止できると共に、熱交換効率を高めることができる。

さらに、軟水を風呂等の入浴洗浄時にもちいることで、石鹸カスの生成を抑えることができ、アレルギーの抑制や美容効果が得られることが知られており、軟水を肌や頭髪の洗浄水としてもちいることで、これらの軟水効果を得ることができると共に、石鹸カスの生成やスケールの付着を抑制することができ、水周りの掃除の手間が軽減できるという効果も得ることができる。

また、ヒートポンプ給湯機のように使用水量も多く、かつ屋外に設置する給湯機器に従来の軟水装置を組み合わせた場合には、塩の補充の頻度や量が多くなるとともに、集合住宅などの省スペースに設置した場合には塩の補充などのメンテナンスの手間が作業性も悪く問題になることが考えられるが、本実施の形態のように硬度成分を析出除去する物理的な方法や電気分解で生成した酸性水で陽イオン交換樹脂を再生する方法をもちいることで、塩の使用を不要とし補充の手間を軽減することができる。

さらには、熱交換器５０に通水する水をｐＨの低い酸性水を得るために必要な陰イオンの供給源とすることで、酸性水を生成するための排水される水を不要とすることができるとともに、水素イオン濃度の高い酸性水を陽極室に生成することができ、酸性水タンクを小型化することができる。さらには、陰極室でｐＨの上昇したアルカリ性水を軟水化手段に通水することで、処理軟水のｐＨ低下を防止することができ、熱交換器に用いる金属の腐食を抑制することができる。

以上のように本発明にかかる軟水化装置は、薬剤の供給を不要とし連続的に軟水を供給
するものであり、軟水を使用する機器としては洗濯機、食器洗浄器、給湯装置、調理機器など水を使用する機器に対して適用することができる。

本発明の実施の形態１における軟水化装置の構成図 本発明の実施の形態２における軟水化装置の構成図 本発明の実施の形態１における軟水装置をヒートポンプ給湯機に用いた構成図

符号の説明

１ 給水路
２ 電気分解手段
３ 隔膜
４ 陽極室
５ 陰極室
６ 陽極
７ 陰極
１３ 第１の硬度成分析出手段
１５ 第２の硬度成分析出手段
１６ ろ過手段
１７ 本体
１８ ろ材
１９ フィルタ
２３ 軟水流路
２４ 流路切替弁
２６ 逆洗流路
２７ 排水流路
２８ 排水弁
２９ 酸性水タンク
３２ 軟水化手段

Claims (8)

1. 水に含まれる硬度成分を析出させる硬度成分析出手段と、ろ過手段とを備え、前記硬度成分析出手段で析出させた硬度成分を、前記ろ過手段にて除去することで軟水を生成する構成としたことを特徴とする軟水化装置。
2. ろ過手段は、粒状のろ過材を充填して形成され、逆方向通水を行う逆通水手段を有し、逆通水時に、ろ過材の攪拌洗浄を行うことを特徴とする請求項１記載の軟水化装置。
3. 硬度成分析出手段は、陰極室と陽極室とに分離し、アルカリ性水と酸性水とを生成する水の電気分解手段と、前記電気分解手段のアルカリ性水をろ過手段に供給するための蛇行流路とを有し、硬度成分をアルカリ析出させることを特徴とする請求項１または２に記載の軟水化装置。
4. 硬度成分析出手段は、陰極室と陽極室に分離し、アルカリ性水と酸性水とを生成する水の電気分解手段と、前記電気分解手段の酸性水から炭酸ガスを脱気除去する脱気手段とを有する請求項１または２に記載の軟水化装置。
5. 陰極室と陽極室に分離し、アルカリ性水と酸性水を生成する水の電気分解手段を有する硬度成分析出手段と、粒状のろ過材を充填したろ過手段と、イオン交換樹脂を充填した軟水化手段と、前記電気分解手段で生成した酸性水を貯水する酸性水タンクと、前記陽イオン交換樹脂の再生時には前記酸性水タンクの酸性水を前記軟水化手段に供給する循環ポンプとを備え、前記電気分解手段の陰極室下流側に、前記ろ過手段および前記軟水化手段を接続し、軟水の使用時には、前記陽極室で得られる酸性水を前記酸性水タンクに貯水するとともに、前記陰極室で得られたアルカリ性水を前記ろ過手段を介して前記軟水化手段に供給する構成としたことを特徴とする軟水化装置。
6. 陽イオン交換樹脂を、メタクリル酸系母体構造の弱酸性陽イオン交換樹脂とした請求項５記載の軟水化装置。
7. 陽イオン交換樹脂の再生時には、酸性水タンクの酸性水を、軟水化手段および水の電気分解手段の陰極室を介して、前記酸性水タンクへと循環させる構成としたことを特徴とする請求項５または６記載の軟水化装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の軟水化装置を備えた給湯装置。