JP2010104907A - 軟水化システム、並びに、給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】再生用に準備した再生液の濃度が所定の濃度以下になった後も、軟水化運転を直ちに停止することなく継続可能な軟水化システム、並びに、当該軟水化システムを採用した給湯システムの提供。
【解決手段】軟水化システム１０は、軟水化装置１１と再生塩水供給装置１２とを備えている。軟水化システム１０は、軟水化装置１１において軟水化運転が所定の実施期間にわたって実施される毎に再生塩水供給装置１２において調製された塩水を軟水化装置１１に供給する再生運転を行うことによりイオン交換樹脂を再生することができる。軟水化システム１０は、再生塩水供給装置１２に投入されている塩の残量が少なくなるなどして、再生運転用に準備した塩水の濃度が所定の基準濃度未満になっている場合に、次に実施される軟水化運転の実施期間が所定の基準期間よりも短期間に設定される。
【選択図】図８

Description

本発明は、軟水化システムに関するものであり、特に軟水化に用いるイオン交換樹脂の再生運転に特徴を有するものに関する。

従来より、下記特許文献１や特許文献２に開示されているような軟水化システムが提供されている。下記特許文献１に開示されているものでは、軟水化のために用いるイオン交換樹脂を再生するために準備する再生液の濃度が所定の濃度以下である場合や、イオン交換樹脂の再生回数が所定回数に達し準備されている再生剤では所定濃度の再生液を準備できないと想定される場合に、再生剤を補充するよう報知することとされている。

また、下記特許文献２に開示されているものでは、軟水化に用いるイオン交換樹脂の再生を行っている間に給水要求があった場合に、イオン交換樹脂をバイパスするように原水を流し、給水することとされている。
特開平８−１４１５６４号公報 特許第２７７６２７９号公報

従来技術の軟水化システムでは、イオン交換樹脂の再生用に準備した再生液の濃度が所定の濃度以下になる等した場合にこれが警告され、再生剤が補充されるまで原水の軟水化が禁止されていた。そのため、従来技術の軟水化システムでは、前記した警告後は軟水を利用することができず、利便性に欠けるという問題があった。

一方、従来技術の軟水化システムにおいて、調製された再生液の濃度が所定濃度以下になった場合にも軟水化運転を継続すべく、所定濃度以下の再生液を用いて再生運転を実施することとすると、イオン交換樹脂が十分再生されないまま使用されることになる。このようにイオン交換樹脂が十分再生されない状態で継続使用されると、再生運転において除去されず残留しているイオンなどの影響でイオン交換樹脂の劣化が進みやすくなる。そのため、従来技術の軟水化システムでは、イオン交換樹脂を保護すべく、再生液の濃度が所定濃度以下になった場合に軟水化運転を禁止せざるを得ないという問題があった。

そこで、本発明は、再生用に準備した再生液の濃度が所定の濃度以下になった後も、軟水化運転を直ちに停止することなく継続可能な軟水化システム、並びに、当該軟水化システムを採用した給湯システムの提供を目的とした。

上記課題を解決すべく提供される本発明の軟水化システムは、イオン交換樹脂を備え、当該イオン交換樹脂を通過した水を軟水化することが可能な軟水化装置と、再生剤を所定の液体に溶解させて再生液を調製可能な再生液供給装置と、再生液供給装置で調製された再生液の濃度を検知可能な濃度検知手段と、を有し、前記軟水化装置に水を供給して軟水化する軟水化運転と、当該軟水化運転が所定の実施期間にわたって実施される毎に前記再生液供給装置において調製された再生液を前記軟水化装置に供給し、前記イオン交換樹脂を再生する再生運転と、を実施可能なものであり、前記濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度以上である場合には、前記軟水化運転の実施期間が所定の基準期間に設定され、前記濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合には、前記軟水化運転の実施期間が前記基準期間よりも短期間に設定されることを特徴としている（請求項１）。

本発明の軟水化システムでは、再生液供給装置に準備されている再生剤が少なく、再生液の濃度が基準濃度未満になった場合であっても、直ちに軟水化運転や再生運転を禁止してしまうのではなく、再生運転の間隔を短縮して実施しつつ軟水化運転を継続することができる。そのため、本発明の軟水化システムは、再生剤の残量が少なくなった場合であっても、軟水の供給を継続することができる。

また、本発明の軟水化システムでは、再生液の濃度が所定の基準濃度未満になると、軟水化運転の実施期間が基準期間から短縮される。すなわち、本発明の軟水化システムでは、再生液の濃度が基準濃度未満になると、基準濃度以上の場合よりも再生運転の実施頻度が高くなる。そのため、本発明の軟水化システムでは、再生液の濃度が基準濃度未満になっても、十分な軟水化能力の発揮可能なレベルまでイオン交換樹脂を再生してから使用することができ、除去されず残留しているイオンなどの影響によりイオン交換樹脂の劣化が進むのを防止できる。

なお、本発明および以下の説明において「軟水化運転の実施期間」は、時間により直接的に規定されるものに限定されず、例えば軟水化運転により軟水化された水量などの指標を用いて間接的に規定されるものであってもよい。

上述した本発明の軟水化システムは、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満であって、当該再生液を用いた再生運転の後に実施される軟水化運転において水を所定の硬度以下まで軟水化できないと想定される場合に、軟水化運転が禁止されるものであることが望ましい（請求項２）。

上記した本発明の軟水化システムは、軟水化運転の実施期間が基準期間よりも短期間に設定されている条件下において、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復することを条件として、軟水化運転の実施期間が基準期間に延長されるものであってもよい（請求項３）。

かかる構成によれば、再生剤が補充され、所定の基準濃度以上の再生液を調製可能な状態になった後における再生運転の実施頻度を最小限に抑制することができる。従って、上記した構成によれば、再生運転が頻繁に行われることにより軟水の利用に支障が出るのを防止することができる。

また、上記した本発明の軟水化システムは、軟水化運転の実施期間が基準期間よりも短期間に設定されている条件下において、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後、所定の解除条件が揃うことを条件として軟水化運転の実施期間が基準期間に延長されるものであることが好ましい（請求項４）。

本発明の軟水化システムでは、再生液の濃度が基準濃度以上に回復しても、他の解除条件が揃うまで軟水化運転の実施期間は基準期間に延長されない。そのため、本発明の軟水化システムでは、前記した他の解除条件が揃うまでの間、基準期間よりも短周期で再生運転を実施されることになる。従って、本発明の軟水化システムでは、再生液の濃度が基準濃度未満の間に実施された再生運転において、イオン交換樹脂に捕捉されているイオンを十分除去しきれず残存していたとしても、このイオンを他の解除条件が揃うまでの間に実施される再生運転で除去することができる。

ここで、上記したように、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度未満の状態で再生運転を何度か実施した場合は、再生運転によって除去しきれなかったイオンがイオン交換樹脂に残存している可能性がある。そのため、再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後に実施される何回かの再生運転は、再生液の濃度が基準濃度以上の場合よりも頻繁に行われることが好ましい。

そこで、かかる知見に基づけば、上記した本発明の軟水化システムは、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後、再生運転が所定回数にわたって実施されることを解除条件の一部又は全部とすることがより一層好ましい（請求項５）。

かかる構成によれば、再生液の濃度が基準濃度未満である際に実施された再生運転によって除去しきれなかったイオンを、再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後、所定回数にわたって実施される再生運転によってイオン交換樹脂から除去することができる。

ここで、上述した本発明の軟水化システムにおいて、再生運転によりイオン交換樹脂を再生する際の再生能力は、再生液の濃度に依存して変化するものと考えられる。また特に、再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合には、再生液の濃度が低いほどイオン交換樹脂の再生能力が低くなるものと想定される。そのため、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合における軟水化運転の実施期間が、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度に基づいて設定されることが望ましい（請求項６）。

かかる構成によれば、再生液の濃度に応じて軟水化運転の実施期間（再生運転の実施頻度）を適切に調整することができる。
なお、本発明において、軟水化運転の実施期間は、再生液の濃度に応じて設定されればよく、例えば再生液の濃度に応じて軟水化運転の実施期間を段階的に切り替えることとしたり、連続的に切り替えることとしてもよい。また、軟水化運転の実施期間は、再生液の濃度と再生能力との相関関係を表す関数や数式に基づいて適宜導出することとしてもよい。

また、上述した本発明の軟水化システムは、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合に、再生剤の不足が報知されるものであってもよい（請求項７）。

また、本発明の給湯システムは、請求項１〜７のいずれかに記載の軟水化システムと、給湯装置と、を有し、前記軟水化システムで軟水化された湯水を前記給湯装置に供給可能であることを特徴とするものである（請求項８）。

本発明の給湯システムでは、上述した本発明の軟水化システムが採用されているため、再生運転用に準備された再生剤の残量が少なくなっても、軟水化運転や再生運転を引き続き実施し、給湯装置に供給することができる。そのため、本発明の給湯システムでは、再生剤の残量が少なくなっても直ちに給湯装置への軟水の供給が停止することにはならず、軟水を給湯に継続して使用することができる。

本発明によれば、再生剤の残量が少なくなっても、軟水化能力が十分軟水化することができない状態に低下するまで軟水化運転を継続実施可能な軟水化システム、並びに、当該軟水化システムを採用した給湯システムを提供できる。

続いて本発明の一実施形態に係る給湯システム１および軟水化システム１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態の給湯システム１において採用されている軟水化システム１０は、後に詳述する軟水化運転および再生運転の実施態様に特徴を有するものであるが、以下の説明では、先ず装置構成および軟水化運転や再生運転を行う際の流路構成について説明した後、軟水化運転および再生運転の実施態様について説明する。また、図３〜図７は、本実施形態で採用されている軟水化システム１０における通水状態を示すものであり、ハッチングを施した部分は通水可能な状態であることを示し、ハッチングを施していない部分は通水不可能な状態であることを示す。

図１に示すように、給湯システム１は、給湯装置２と軟水化システム１０とを有し、これらを接続配管５により接続したものである。給湯装置２は、従来公知のものと同様のものとされており、接続配管５を介して軟水化システム１０側から供給されてきた軟水（湯水）を加熱することができる。また、給湯装置２には、出湯配管８が接続されており、これを介して加熱された軟水（湯水）を外部の熱負荷に供給することができる。具体的には、給湯装置２から出湯配管８を介して供給された軟水（湯水）は、図示しないカランやシャワーへの給湯に使用したり、図示しない浴槽への落とし込みに使用したりすることができる。

図２に示すように、軟水化システム１０は、軟水化装置１１と再生塩水供給装置１２（再生液供給装置）とを有する。軟水化装置１１は、外部から供給された湯水を軟水化する装置である。軟水化装置１１は、湯水が含むカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどを吸着する陽イオン交換樹脂を充填したカラムを備えており、外部から供給される湯水をカラム内に導入することで湯水の硬度を低下させて、湯水を軟水化することができる。また、軟水化装置１１を構成する陽イオン交換樹脂は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンの吸着に限界があるため、長期間使用されると、軟水化能力が低下してしまう。このような場合、塩水などの再生液を陽イオン交換樹脂に通過させることにより、陽イオン交換樹脂に吸着しているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどを取り除き、陽イオン交換樹脂を軟水化可能な状態に再生させることができる。

再生塩水供給装置１２は、軟水化装置１１の陽イオン交換樹脂を再生するための再生液たる塩水を製造する装置である。再生塩水供給装置１２は、図２に示すように、塩水の調製と貯留が行われる中空の調製容器５０と、再生剤たる塩を投入するための再生剤容器５２と、を有する。

調製容器５０は、樹脂製の箱体によって構成されている。調製容器５０は、上端側に注水口５４を有し、当該注水口５４を介して注水することができる。また、調製容器５０は、下端側に排出口５６を有し、当該排出口５６を介して内部で調製された塩水などを排出することができる。また、調製容器５０は、注水口５４よりも下方にオーバーフロー口５８を有する。調製容器５０は、オーバーフロー口５８が設けられた高さよりも下方において連通部６０を介して再生剤容器５２と連通している。

調製容器５０には、水位検知電極６２，６４，６６や、接地電極６７、濃度検知センサ６８（濃度検知手段）などのセンサ類が設けられている。水位検知電極６２，６４，６６は、接地電極６７との間の導通状態に基づいて水位を検知するものである。水位検知電極６２は、先端が上述したオーバーフロー口５８が設けられた高さよりもやや下方に位置しており、調製容器５０が満水状態であるか否かを検知すると共に、再生剤容器５２内に水が流入可能な位置まで水位が上昇しているか否かを検知するためのものである。また、水位検知電極６４は、下端が上述した連通部６０が設けられた高さよりやや下方に位置しており、再生剤容器５２内に水が入り込まない位置まで水位が上昇しているか否かを検知することができる。そのため、水位検知電極６４の下端にあたる位置まで調製容器５０内に水を溜めることで、再生剤容器５２に準備されている再生剤が溶解していない洗浄液を作成することができる。水位検知電極６６および接地電極６７は、調製容器５０の底部近傍に配されている。水位検知電極６６は、調製容器５０における水の有無を検知するために使用される。

図２に示すように、本実施形態の軟水化システム１０は、上述した軟水化装置１１および再生塩水供給装置１２を中心として形成された流路構成を有する。具体的には、軟水化装置１１には、水供給配管２０や、軟水供給配管２７、塩水供給配管２９が直接的に接続されている。また、軟水化装置１１には、排水管２１が間接的に接続されている。

水供給配管２０は、一端が軟水化装置１１に接続され、他端が外部の給水源と接続可能な入水口１５に接続されている。水供給配管２０は、入水口１５から軟水化装置１１に向けて湯水を供給可能な配管である。水供給配管２０の中途には、給水弁２３や逆止弁２４ａ，２４ｂ、水量センサ３２が取り付けられており、給水弁２３を開閉させることにより軟水化装置１１への湯水の供給を制御することができる。逆止弁２４ａ，２４ｂは、入水口１５側から軟水化装置１１側へ向かう水流を許し、逆方向の水流を阻止するものであり、給水弁２３よりも水供給配管２０を流れる湯水の流れ方向上流側の位置に設けられている。また、水量センサ３２は、逆止弁２４ａ，２４ｂよりもさらに水供給配管２０を流れる湯水の流れ方向上流側（入水口１５側）の位置に設けられている。

水供給配管２０の中途、具体的には給水弁２３と軟水化装置１１との間には、逆洗排水管２２が接続されている。逆洗排水管２２は、軟水化装置１１の再生運転の際に発生する排水などを軟水化装置１１から排出する際に使用される配管であり、水供給配管２０と後に詳述する排水管２１との間をバイパスするように接続されている。逆洗排水管２２の中途には、逆洗排水弁２６が設けられている。

また、水供給配管２０の中途であって、入水口１５と水量センサ３２との間の位置には、補水配管３５の一端側が接続されている。補水配管３５の他端側は、再生塩水供給装置１２側に接続されている。また、補水配管３５の中途には、補水弁３６が設けられており、この補水弁３６を開くことにより外部から供給された水を再生塩水供給装置１２に供給することができる。従って、補水配管３５および補水弁３６は、再生塩水供給装置１２への注水手段３７として機能する。

また、水供給配管２０には、逆流防止弁７０が接続されている。逆流防止弁７０は、排水管２１を介して排出すべき再生液が誤って水供給配管２０側に逆流するのを防止するためのものである。逆流防止弁７０と水供給配管２０との間には、一次配管７１、二次配管７２、並びに、逆流排出管７３が接続される。一次配管７１は、一端が逆流防止弁７０に接続され、他端が水供給配管２０の中途であって、入水口１５と水量センサ３２との間の位置に接続されている。また、二次配管７２は、一端が逆流防止弁７０に接続され、他端が水供給配管２０の中途であって、逆止弁２４ａ，２４ｂの間に接続されている。逆流防止弁７０は、一次配管７１を介して作用している水圧よりも二次配管７２を介して作用している水圧が高くなると開状態になり、逆流排出管７３を介して水供給配管２０側に逆流してきた再生液を排出することができる。

軟水供給配管２７は、一端に軟水化装置１１が接続され、他端に給湯装置２と接続可能な出水口１６が接続されている。軟水供給配管２７は、軟水化装置１１において軟水化された湯水を給湯装置２側に向けて供給するための配管であり、中途に軟水供給配管２７を流れる水の流量を制御する採水制御弁２５を有する。

軟水化システム１０は、給水弁２３および採水制御弁２５を開状態とすることで、水供給配管２０を介して外部の給水源から軟水化装置１１に向けて湯水を導入できる。また、軟水化システム１０は、導入された湯水を軟水化装置１１で軟水化し、軟水化された湯水を、軟水供給配管２７を介して給湯装置２側に供給することができる。

図２に示すように、上記した軟水供給配管２７と水供給配管２０との間には、バイパス配管３０が接続されており、このバイパス配管３０を用いて軟水化装置１１を迂回するバイパス流路を形成することができる。バイパス配管３０の一端は、水供給配管２０の中途であって、給水弁２３と逆止弁２４ａとの間の位置に接続されている。また、バイパス配管３０の他端は、軟水供給配管２７の中途であって、採水制御弁２５と出水口１６との間の位置に接続されている。バイパス配管３０の中途には、バイパス弁３１が設けられている。そのため、軟水化システム１０は、バイパス弁３１を開くことにより、水供給配管２０を介して外部から供給された湯水をバイパス配管３０側に流し、軟水化装置１１を迂回させることができる。

排水管２１は、軟水化装置１１や再生塩水供給装置１２から排水するためのものである。排水管２１は、一端に排水口１７を有し、軟水化装置１１や再生塩水供給装置１２に対して間接的に接続されている。具体的には、排水管２１は、中途に上述した逆洗排水管２２が接続されており、この逆洗排水管２２および水供給配管２０を介して軟水化装置１１に対して間接的に接続されている。また、排水管２１は、上述した再生塩水供給装置１２の排水口５６と軟水化装置１１との間を繋ぐ塩水供給配管２９の中途に接続されており、これをもって再生塩水供給装置１２に対して間接的に接続されている。

上述した排水管２１の中途であって、逆洗排水管２２との接続部よりも排水の流れ方向上流側には、順洗排水弁２８が設けられている。また、排水管２１の端部は、塩水供給配管２９の中途に設けられた塩水供給弁３３と軟水化装置１１との間の位置に接続されている。そのため、順洗排水弁２８および塩水供給弁３３の双方を開くと、再生塩水供給装置１２から出る排水を排水管２１を通じて排出できる。また、塩水供給弁３３を閉じた状態で順洗排水弁２８を開くと、排水管２１が軟水化装置１１と連通し、軟水化装置１１から出る排水を排出可能な状態になる。

また、軟水化システム１０は、音や光、画像などを用いて報知可能な報知手段８０を備えている。報知手段８０は、上述した再生塩水供給装置１２の再生剤容器５２に塩を補充するよう報知することができる。

続いて、軟水化システム１０の運転方法および各運転方法で動作している際の流路構成について説明する。上記した軟水化システム１０は、軟水化運転と、再生運転とを行うことができる。軟水化運転は、水供給配管２０を介して外部の給水源から供給された湯水を軟水化し、軟水化された湯水を、軟水供給配管２７を介して給湯装置２側に供給する運転方法である。また、再生運転は、補水配管３５を介して外部の給水源から供給された湯水を再生塩水供給装置１２に流入させて塩水を作成し、この塩水を軟水化装置１１に供給することにより、軟水化装置１１の陽イオン交換樹脂を再生する運転方法である。

さらに詳細に説明すると、軟水化システム１０が軟水化運転を行う場合は、図３にハッチングを施した給水弁２３や採水制御弁２５が開状態とされると共に、逆洗排水弁２６や、順洗排水弁２８、バイパス弁３１、塩水供給弁３３、補水弁３６が閉止された状態とされる。これにより、図３に矢印で示すように、外部の給水源から供給された湯水が水供給配管２０を介して軟水化装置１１に供給される。軟水化装置１１を通過した湯水は、軟水化され、軟水供給配管２７を介して給湯装置２側に供給される。

再生運転を行う場合、軟水化システム１０においては、補水動作と通薬動作、押出・洗浄動作、順洗動作とからなる一連の動作が実施される。具体的には、軟水化システム１０が再生運転を行う場合は、先ず補水動作が行われ、調製容器５０に塩水が準備される。補水動作が行われる場合は、給水弁２３や採水制御弁２５、逆洗排水弁２６、順洗排水弁２８、塩水供給弁３３が閉じた状態とされる。その一方で、図４にハッチングを施した補水弁３６やバイパス弁３１が開いた状態とされる。この状態で外部の給水源から湯水が供給されると、図４にハッチングや矢印で示すように、外部から供給された湯水が水供給配管２０から補水配管３５を通って再生塩水供給装置１２に流入する。これにより、再生塩水供給装置１２の連通部６０を介して再生剤容器５２に水が入って再生剤である塩が水に漬かった状態になり、調製容器５０内に再生用に用いる塩水（再生液）が調製された状態になる。

なお、補水動作を行う場合に、図示しない蛇口などが開かれて外部から湯水が供給されると、図４に二点鎖線による矢印で記したように水供給配管２０を介して外部の給水源から供給された湯水の一部が軟水化装置１１を迂回し、バイパス配管３０および軟水供給配管２７を通って給湯装置２側に供給される。

上記したようにして調製容器５０に塩水が準備された状態になると、通薬動作が行われる。具体的には、通薬動作が行われる場合は、給水弁２３や採水制御弁２５、補水弁３６が閉止された状態とされる一方、図５においてハッチングを施した逆洗排水弁２６や塩水供給弁３３が開いた状態とされる。これにより、再生塩水供給装置１２に準備されていた塩水が軟水化装置１１や排水管２１を通って外部に排出される。再生塩水供給装置１２に準備されている塩水は、重力によりゆっくりと軟水化装置１１に向けて流れる。これに伴い、軟水化装置１１を構成する陽イオン交換樹脂に吸着しているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどが塩水によって除去されていく。通薬動作は、再生塩水供給装置１２内の塩水が無くなるまで行われる。

なお、通薬動作中は、上述したように給水弁２３や採水制御弁２５が閉止される一方で、バイパス弁３１が開状態に維持される。そのため、図５に二点鎖線による矢印で示すように、水供給配管２０を介して外部から湯水が供給されたとしても、この湯水は軟水化装置１１を迂回して給湯装置２側に供給される。そのため、通薬動作中は、外部から供給された湯水を軟水化することができない。

上記したようにして通薬動作が完了すると、押出・洗浄動作が行われる。押出・洗浄動作は、調製容器５０の底面側の部分、調製容器５０に繋がる配管や弁、および軟水化装置１１等に残留する塩分を、外部からの水を用いて排水管２１に押し出して洗浄する動作である。具体的には、上記した補水動作と同様の手順で水位電極６４の下端高さまで、すなわち再生剤たる塩が溶け出さない範囲で補水する。そのため、洗浄動作における注水は、塩水を製造しないように調製容器５０内の水位が再生剤容器５２の底面よりも低水位の範囲内で行われる。

調製容器５０に水が溜まった状態になると、図６に示すように通薬動作と同一の流路構成で押出・洗浄動作が実施される。具体的には、図６においてハッチングを施した塩水供給弁３３および逆洗排水弁２６が開状態にされ、給水弁２３、採水制御弁２５、および補水弁３６は閉止状態にされる。これにより、調製容器５０内の水が、図６に矢印で示すように再生塩水供給装置１２から塩水供給配管２９、軟水化装置１１、並びに、排水管２１を経て排出される。その結果、調製容器５０や塩水供給配管２９、塩水供給弁３３、軟水化装置１１等が洗浄される。

なお、押出・洗浄動作を行っている間についても、上記した通薬動作中と同様に軟水化装置１１において水道水等を軟水化することができない。そのため、押出・洗浄動作中は、通薬動作中と同様に、バイパス弁３１が開いた状態とされ、水供給配管２０を介して外部から湯水が軟水化装置１１を迂回し、給湯装置２側に供給される。

上記したようにして押出・洗浄動作が完了すると、順洗動作が行われる。順洗動作を行う際は、図７においてハッチングを施した給水弁２３や順洗排水弁２８については開いた状態とされる。その一方で、採水制御弁２５や、逆洗排水弁２６、塩水供給弁３３、補水弁３６については閉じた状態とされる。これにより、外部の給水源から水供給配管２０に供給された水が軟水化装置１１に流入し、軟水化装置１１が洗浄される。軟水化装置１１を洗浄した水は、塩水供給配管２９を経て排水管２１に流れ込み、外部に排出される。

順洗動作を行っている間は、バイパス弁３１が開状態に維持される。そのため、順洗動作中に給湯栓（図示せず）が開栓される等して給湯装置２側に水を供給しなければならない状態になった場合は、図７に二点鎖線による矢印で記したように、バイパス配管３０を通過した後、軟水化装置１１を通過することなく給湯装置２側に供給される。

続いて、本実施形態の軟水化システム１０の特徴的部分である軟水化運転および再生運転の実施態様について説明する。軟水化システム１０は、上述したようにして軟水化運転を所定の期間（実施期間）にわたって行った後、再生運転を実施することにより、軟水化装置１１が備えるイオン交換樹脂を再生する。すなわち、軟水化システム１０では、軟水化運転を所定の実施期間にわたって実施する毎に再生運転を行う。本実施形態では、前記した実施期間に達したか否かを、先に実施された再生運転後に軟水化した水量（以下、軟水使用量Ｕとも称す）が予め設定された設定水量Ｓに達しているか否かによって判断しており、設定水量Ｓを変更することにより前述した実施期間を変更することができる。

ここで、本実施形態の軟水化システム１０は、調製容器５０に十分な塩（再生剤）が投入されている状態において、上述した補水動作を実施することにより、所定の基準濃度以上の濃度の塩水を調製容器５０に準備することができる。補水動作により基準濃度以上の塩水を準備できた場合は、通薬動作を行うことにより、図１０に矢印（１）で示すように軟水化装置１１に投入されているイオン交換樹脂のイオン交換率を十分低下させることができる。これにより、図９に矢印（１）で示すように、軟水化装置１１が硬度の低い軟水を提供できる状態になる。さらに具体的には、軟水化システム１０に供給される湯水の硬度や塩水の濃度などによって条件は変動するが、図９および図１０に示す例では、軟水使用量Ｕが８０００［リットル］に到達した時点では、イオン交換樹脂におけるイオン交換率が約７３［％］に到達し、供給可能な軟水の硬度が約５度になる。しかし、この状態において基準濃度Ｃｓ（本実施形態では濃度１０［％］）以上の塩水を用いて再生運転を行うと、軟水化装置１１のイオン交換樹脂は、イオン交換率が約３０［％］まで低減され、約２．５度まで硬度を低下させて湯水を供給可能な状態に回復する。従って、基準濃度以上の塩水を用いれば、図９に示すように、硬度の低い軟水を供給可能な状態まで再生することができる。

これに対し、塩の補充が正しく行われないまま再生運転を何度か行うなどして、再生剤容器５２に残っている塩（再生剤）の量が十分でなくなると、補水動作において準備される塩水の濃度が所定の基準濃度未満になってしまう。準備された塩水の濃度が基準濃度未満である場合は、図１０に矢印（２）で示すように、再生運転を行っても基準濃度の塩水を用いて再生運転を行った場合ほどイオン交換率を低下させることができない。しかし、図９に示すように、準備された塩水の濃度が低い場合であっても、これを用いて再生運転を行うことにより、基準濃度以上の塩水を用いて再生運転を実施した場合と遜色ない硬度の低い軟水を供給可能な状態とすることは可能である。

具体的には、図９および図１０に示す例では、軟水使用量Ｕが８０００［リットル］に到達した時点で基準濃度（濃度１０［％］）未満の塩水を用いて再生運転を行うと、図１０中に矢印（２）で示すように軟水化装置１１のイオン交換樹脂のイオン交換率は、約６０［％］までしか低減されない。しかし、この状態であっても、基準濃度以上の塩水を用いて再生運転を行った場合（図中の矢印（１）参照）と同様に、軟水化装置１１のイオン交換樹脂は、約２．５度まで硬度を低下させて供給可能な状態に回復する。そこで、本実施形態の軟水化システム１０では、再生運転時に準備した塩水の濃度に応じて軟水化運転の実施期間、すなわち再生運転の実施頻度を変化させる実施態様を採用している。以下、図８に示すフローチャートにしたがって軟水化運転および再生運転の実施態様についてさらに詳細に説明する。

図８に示すように、先ずステップ１において軟水使用量Ｕが設定水量Ｓに達しているか否かが確認される。ここで、設定水量Ｓは、後に詳述するように、直前に実施された再生運転において決定された値に設定される。また、軟水化システム１０の設置直後や、軟水化装置１１のイオン交換樹脂を新しい物に交換した直後のように、軟水化装置１１のイオン交換樹脂が十分な軟水化能力を発揮できる場合は、初期値として予め決定された値に設定される。

ステップ１において軟水使用量Ｕが設定水量Ｓに達していない場合は、引き続き軟水化運転を継続可能である。一方、軟水使用量Ｕが設定水量Ｓ以上になった場合は、制御フローがステップ２〜ステップ６に順次移行し、再生運転が実施される。具体的には、制御フローがステップ２に移行すると、先ず補水動作が実施される。補水動作が完了すると、制御フローがステップ３に移行し、再生塩水供給装置１２の調製容器５０に設けられた濃度検知センサ６８により、調製された塩水の濃度Ｃが確認される。ここで、濃度Ｃが所定の基準濃度Ｃｓ（本実施形態では１０％）よりも高い場合は、上述したように通薬動作を行うことにより軟水化装置１１のイオン交換樹脂を十分再生することができる（図９，図１０の矢印（１）参照）。そのため、ステップ３で濃度Ｃが基準濃度Ｃｓよりも高い場合は、制御フローがステップ４に進められ、設定水量Ｓが所定の基準水量Ｓｓ（基準期間）に設定される。その後、制御フローがステップ５に進められて通薬動作や押出・洗浄動作、順洗動作が実施される。これにより、一連の再生運転が終了し、再び軟水化運転が可能な状態に戻る。

一方、ステップ３において濃度検知センサ６８により検知された塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓよりも低い場合は、上述したようにステップ２で準備された塩水を用いて軟水化装置１１のイオン交換樹脂を十分再生することができない。しかし、濃度Ｃが低い場合であっても、これを用いて通薬動作を行いイオン交換樹脂の再生を行えば、上述した基準水量Ｓｓよりも少ない範囲内であれば十分低い硬度まで軟水化することができるものと想定される。すなわち、ステップ３において塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ未満である場合は、図９，図１０の矢印（２）に相当する状態にある。そこで、ステップ３で塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓよりも低いことが確認された場合は、制御フローをステップ６に進め、設定水量Ｓを上述した基準水量Ｓｓよりも少ない変更水量Ｓｃ（短期間）に設定される。また、ステップ６では、塩水の濃度Ｃが低く、再生剤容器５２に塩を補充せねばならない旨の報知が報知手段８０を用いて行われる。その後、制御フローがステップ５に進められて通薬動作や押出・洗浄動作、順洗動作が実施される。これにより、一連の再生運転が終了し、再び軟水化運転が可能な状態に戻る。

ここで、上述したように、設定水量Ｓは、軟水化運転の実施間隔の指標となる。そのため、上記したようにして設定水量Ｓが変更水量Ｓｃに設定された場合、次に実施される軟水化運転を実施可能な期間（実施期間）が短くなる。しかし、この場合であっても、図９や図１０に矢印（２）で示すように、軟水化装置１１において軟水化された水の硬度は、基準濃度Ｃｓ以上の塩水で再生運転を行った場合に匹敵する程度まで低下する。そのため、上記した軟水化システム１０では、再生用に準備された塩の残量が減って基準濃度Ｃｓ以上の塩水を準備できない場合であっても、軟水化運転の実施期間を短縮しつつ軟水化運転を継続し、給湯システム１で使用することができる。従って、給湯システム１や軟水化システム１０は、塩の残量が少なくなった場合であっても、軟水の供給や使用を継続することができ、利便性に優れている。

上記した軟水化システム１０では、塩水の濃度Ｃが所定の基準濃度Ｃｓ未満になると、設定水量Ｓが基準水量Ｓｓよりも少ない変更水量Ｓｃに設定され、軟水化運転の実施期間が短縮されると共に再生運転の実施頻度が高くなる。そのため、軟水化システム１０では、再生液の濃度が基準濃度Ｃｓ未満になっても、軟水化装置１１のイオン交換樹脂を十分な軟水化能力の発揮可能な程度まで再生してから軟水化運転に使用することとなり、イオン交換樹脂にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどが十分除去されず残存した状態で使用されることによりイオン交換樹脂の劣化が進むのを防止できる。

上記した軟水化システム１０において、変更水量Ｓｃは、基準濃度Ｃｓ未満の塩水でイオン交換樹脂を再生した後に実施される軟水化運転において供給可能な所定の硬度以上の軟水の量に基づいて設定されるが、この決定方法はいかなるものであってもよい。すなわち、変更水量Ｓｃは、実験的に決定された水量であってもよく、準備された塩水の濃度Ｃや供給すべき軟水の硬度、軟水化装置１０に供給される湯水（原水）の硬度などを考慮して導出された水量であってもよい。

上記した軟水化システム１０は、再生塩水供給装置１２において準備される塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ未満になった場合において、この塩水を用いて再生運転を行っても、その後の軟水化運転で原水を所定の硬度以下まで軟水化できないと想定される場合に、軟水化運転を禁止するものであることが望ましい。かかる構成とすることにより、軟水化装置１１のイオン交換樹脂が十分再生されない状態で継続使用されることによりイオン交換樹脂が劣化するのを防止できると共に、再生運転によりイオン交換樹脂を軟水化可能な状態に再生可能な限り軟水化運転の禁止を遅延することができる。

図８のフローチャートに示すように、上記した軟水化システム１０では、塩水の濃度が低くなって設定水量Ｓが変更水量Ｓｃに変更された後、次の再生運転までの間に再生剤容器５２に塩が投入されて次回の再生運転の際に塩水の濃度が基準濃度Ｃｓ以上に回復すると、制御フローがステップ３からステップ４に移行し、設定水量Ｓが基準水量Ｓｓに戻される。そのため、上述した軟水化システム１０では、塩が補充された後における再生運転の実施頻度を最小限に抑制することができ、再生運転の実施に伴う軟水の利用に支障が出るのを最小限に抑制できる。

ここで、上記した軟水化システム１０では、設定水量Ｓが変更水量Ｓｃに変更された後、次の再生運転までの間に再生剤容器５２に塩が投入されて次回の再生運転の際に塩水の濃度が基準濃度Ｃｓ以上に回復すると、制御フローがステップ３からステップ４へと移行するようになり、設定水量Ｓが一気に基準水量Ｓｓまで延長されるが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、軟水化システム１０は、塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ以上に回復した後に実施される再生運転の実施回数に連動して設定水量Ｓが基準水量Ｓｓまで段階的に延長される等してもよい。また、軟水化システム１０は、例えば図１１に示すように、ステップ３とステップ４の間に塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ未満から基準濃度Ｃｓ以上になってから所定の回数Ｘだけ再生運転が実施されたか否かを確認するステップ３ａを設け、ここで再生運転が回数Ｘ以上実施されたことが確認されるのを待って設定水量Ｓを基準水量Ｓｓに戻すこととしてもよい。

上述したように、設定水量Ｓを基準水量Ｓｓまで段階的に回復させたり、所定の回数Ｘだけ再生運転が実施されてから設定水量Ｓを基準水量Ｓｓに回復させる構成とした場合は、イオン交換樹脂のイオン交換率が十分低くなってから通常の再生運転、すなわち設定水量が基準水量Ｓｓに設定された状態での再生運転に戻る。そのため、このようにして設定水量Ｓを基準水量Ｓｓに回復させることとすれば、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどが十分除去されず残存した状態で使用されることによりイオン交換樹脂が劣化するのを防止できる。

さらに詳細に説明すると、設定水量Ｓを変更水量Ｓｃに変更して再生運転を繰り返すうちに、図９や図１０の矢印（３）に示すようにイオン交換樹脂のイオン交換率が高くなることがある。このような場合は、イオン交換樹脂に捕捉されているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの量が多く、基準濃度Ｃｓ以上の塩水を用いて再生運転を一度実施しただけでは矢印（１）で示すような状態まで戻せない状態にあると想定される。そのため、上述したように設定水量Ｓを基準水量Ｓｓまで段階的に回復させたり、所定の回数Ｘだけ再生運転が実施されてから設定水量Ｓを基準水量Ｓｓに回復させることとすれば、基準水量Ｓｓに回復するまでの間に実施される再生運転によりイオン交換樹脂を十分再生してから通常の再生運転に戻すことができ、イオン交換樹脂が劣化するのを防止できる。

また、図１１に示す例では、ステップ３ａにおいて塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ未満から基準濃度Ｃｓ以上になってから所定の回数Ｘに満たない場合に、設定水量Ｓを基準水量Ｓｓよりも少ない変更水量Ｓｃのままにしておくこととしているが、本発明はこれに限定されず、ステップ６で設定される設定水量Ｓを適宜変更することも可能である。具体的には、制御フローがステップ６に進む場合は、既に塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ以上に回復しているため、イオン交換樹脂を再生させる再生能力が高いものと考えられる。そこで、かかる事態を想定し、ステップ６において設定される設定水量Ｓを基準水量Ｓｓよりも少なく、変更水量Ｓｃよりも多い量に設定することも可能である。

上記したように、塩水の濃度Ｃが基準濃度Ｃｓ未満から基準濃度Ｃｓ以上に回復した場合に、設定水量Ｓを基準水量Ｓｓまで延長するための条件（解除条件）として、再生運転が所定回数Ｘにわたって実施されることだけでなく、他の条件を付加してもよい。具体的には、例えば軟水化装置１１を通過して供給される軟水の硬度を検知する硬度検知手段を設け、これにより検知される硬度が所定の基準硬度以下になることを、設定水量Ｓを基準水量Ｓｓまで延長するための解除条件として付加してもよい。具体的には、軟水化装置１１から出る軟水の硬度が３度以下になることを解除条件の一つとして付加した場合、図９や図１０の矢印（２）に示す例では、軟水化装置１１から出る軟水の硬度が約２．５度まで低下するため、前述した解除条件を満足する状態になる。これに対し、図９や図１０の矢印（３）に示す場合は、軟水化装置１１から出る軟水の硬度が３度よりも僅かに高いため、前述した解除条件を満たさない。そのため、この場合は、設定水量Ｓは、基準水量Ｓｓまで延長されない。

上記実施形態では、軟水化運転の実施期間を設定水量Ｓに基づいて設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば軟水化装置１１の作動時間などに基づいて設定されてもよい。

上記実施形態の軟水化システムでは、再生剤として塩を採用し、軟水化装置１１に供給する再生液として塩水を採用したものであったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではなく、再生剤として塩化カリウムなどを使用し、塩化カリウム水溶液を再生液として軟水化装置１１に供給することとしてもよい。また、上記実施形態では、再生剤を溶解するための液体として湯水を使用する例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の液体を再生剤の溶剤として使用してもよい。また、再生剤を溶解する「湯水」は、水道水や井戸水のように常温程度のもので良いが、例えば従来公知のソーラーパネル式の温水器などで加熱された温水であってもよい。

上記実施形態では、軟水化システム１０と、給湯装置２とを接続配管５で接続し、軟水化システム１０で軟水化された湯水を給湯装置２に供給可能とした給湯システム１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、軟水化システム１０は、給湯装置２だけでなく接続配管５を分岐させ他の供給先にも軟水を供給可能なものであってもよい。また、軟水化システム１０は、上記した給湯システム１のように給湯装置２と組み合わせる代わりに、他の機器類と組み合わせて使用されてもよく、単体で使用されるものであってもよい。

本発明の第一実施形態にかかる給湯システムを示した模式図である。 図１に示す給湯システムに用いられている軟水化システムを示した作動原理図である。 図２の軟水化システムが軟水化運転を行う場合の作動原理図である。 図２の軟水化システムが再生運転において補水動作を行う場合の作動原理図である。 図２の軟水化システムが再生運転において通薬動作を行う場合の作動原理図である。 図２の軟水化システムが再生運転において押出・洗浄動作を行う場合の作動原理図である。 図２の軟水化システムが再生運転において順洗動作を行う場合の作動原理図である。 図２に示す軟水化システムの動作を示すフローチャートである。 図２に示す軟水化システムにおける軟水使用量と軟水の硬度との関係の一例を示すグラフである。 図２に示す軟水化システムにおける軟水使用量とイオン交換樹脂のイオン交換率との関係の一例を示すグラフである。 図２に示す軟水化システムの動作の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 給湯システム
２ 給湯装置
１０ 軟水化システム
１１ 軟水化装置
１２ 再生塩水供給装置（再生液供給装置）
６８ 濃度検知センサ（濃度検知手段）
Ｕ 軟水使用量
Ｓ 設定水量（実施期間）
Ｓｓ 基準水量（基準期間）
Ｓｃ 変更水量（短期間）
Ｃ 濃度
Ｃｓ 基準濃度

Claims (8)

1. イオン交換樹脂を備え、当該イオン交換樹脂を通過した水を軟水化することが可能な軟水化装置と、
   再生剤を所定の液体に溶解させて再生液を調製可能な再生液供給装置と、
   再生液供給装置で調製された再生液の濃度を検知可能な濃度検知手段と、を有し、
   前記軟水化装置に水を供給して軟水化する軟水化運転と、
   当該軟水化運転が所定の実施期間にわたって実施される毎に前記再生液供給装置において調製された再生液を前記軟水化装置に供給し、前記イオン交換樹脂を再生する再生運転と、を実施可能なものであり、
   前記濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度以上である場合には、前記実施期間が所定の基準期間に設定され、
   前記濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合には、前記実施期間が前記基準期間よりも短期間に設定されることを特徴とする軟水化システム。
2. 濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満であって、当該再生液を用いた再生運転の後に実施される軟水化運転において水を所定の硬度以下まで軟水化できないと想定される場合に、軟水化運転が禁止されることを特徴とする請求項１に記載の軟水化システム。
3. 軟水化運転の実施期間が基準期間よりも短期間に設定されている条件下において、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復することを条件として、軟水化運転の実施期間が基準期間に延長されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軟水化システム。
4. 軟水化運転の実施期間が基準期間よりも短期間に設定されている条件下において、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後、所定の解除条件が揃うことを条件として軟水化運転の実施期間が基準期間に延長されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軟水化システム。
5. 濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が基準濃度以上に回復した後、再生運転が所定回数にわたって実施されることを解除条件の一部又は全部とすることを特徴とする請求項４に記載の軟水化システム。
6. 濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合における軟水化運転の実施期間が、濃度検知手段によって検知される再生液の濃度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軟水化システム。
7. 濃度検知手段によって検知される再生液の濃度が所定の基準濃度未満である場合に、再生剤の不足が報知されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軟水化システム。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の軟水化システムと、給湯装置と、を有し、
   前記軟水化システムで軟水化された湯水を前記給湯装置に供給可能であることを特徴とする給湯システム。

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