JP2011021826A - 軟水化装置を備えた給湯システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軟水化装置30の上流側に切替弁35を設け、切替弁35に給水管P1、給湯器1への給湯器流入管P3が接続されており、軟水化装置30を通過した軟水を給湯器1に供給するもので、切替弁35は、バイパス回路を有し、軟水化装置30をバイパスさせるもので、制御手段は、切替弁35によって給水管P1から軟水化装置30へ給水する態様と上記バイパス回路を介して給湯器1へ直接給水する態様を切り替える制御手段で、上記切替弁35駆動回路は、塩補充時期判定に基づいて、切替弁35を給湯器1へ直接給水される態様に切り替えるものであり、リモコンRCの表示部51を駆動して上記塩W補充が必要である旨を表示させるものである。
【選択図】図1
Description
この給湯システムでは、給湯器1、軟水化装置2がデータ通信線3で接続され、データ通信線3にリモコン4が接続されていて、リモコン4でこれらが制御されるようになっている。
軟水化装置2はイオン交換樹脂による軟水器11、再生塩水供給器12を備えており、これが塩水供給弁13、塩水供給配管14を介して軟水器11に接続されている。
給水管7のバイパス弁7bの接続点と給水器1との間(軟水器11の上流位置)に給水弁v1があり、軟水器11の下流位置に軟水供給弁v2があり、軟水器11の排水管9に排水弁v3がある。なお、上記バイパス弁7bの下流位置、軟水供給弁v2の下流位置に流量センサーS1,S2がそれぞれある。
そして、1回の再生処理は所定時間で終了する。再生塩水供給器にはまとまった量の塩(例えば20kg)が一度に補充されるが、再生処理が繰り返されると、これが消耗されて不足するようになるので、塩を適宜補充する必要がある。
また、上記軟水器11の再生処理が適切になされることでその軟水化能力は再生されるが、再生処理が繰り返されることでそのイオン交換樹脂は徐々に劣化し、著しく劣化すると交換する必要がある。そして、その寿命は家庭用の場合、ほぼ5年程度である。
このものでは、塩水タンク20に塩水濃度を計測する電極Sw及び制御手段を備えており、また、塩を補充する時期(塩補充時期)になったときこれを報知する報知器22等を備えている。
なお、軟水化装置の使用を必要な限度にすることによってそのイオン交換樹脂の耐用期間を可及的に長くするという発明もある(特許文献3)。この特許文献3の従来技術では、軟水化装置をバイパスするバイパス弁を設け、例えば、台所への給湯、シャワー、浴室暖房、浴槽への給湯などのうち、特に軟水が必要でない場合などに上記バイパス弁を開くようにし、これによって、軟水化装置が使用されないようにするものである。
(イ)上記再生塩水供給器内の塩の量を検出する再生塩量判断手段を備えており、
(ロ)軟水化装置の上流側に切替弁があり、
(ハ)上記切替弁に給水管、給湯器への軟水供給管が接続されており、当該軟水供給管が軟水化装置を通過した軟水を給湯器に供給するものであり、
(ニ)上記切替弁がバイパス回路を有し、当該バイパス回路が上記給水管と上記軟水供給管路とを直結させて、軟水化装置をバイパスさせるものであり、
(ホ)給湯システムに上記切替弁の制御手段が設けられており、
(ヘ)上記制御手段は、上記切替弁によって給水管から軟水化装置へ給水する態様と上記バイパス回路を介して給湯器へ直接給水する態様を切り替える制御手段であり、
(ト)上記制御手段が基準記憶手段、演算回路、切替弁駆動回路、表示駆動回路を備えており、
(チ)上記基準記憶手段はイオン交換樹脂再生基準、塩補充基準を記憶している記憶手段であり、
(リ)上記演算回路は上記イオン交換樹脂による軟水化処理量を演算し、当該軟水化処理量演算値と上記イオン交換樹脂再生基準とに基づいてイオン交換樹脂の再生処理時期を判定し、また、上記再生塩量判断手段が検出した塩量と塩補充基準とに基づいて塩補充時期を判定する演算回路であり、
(ヌ)上記切替弁駆動回路は、上記演算回路による塩補充時期判定に基づいて、上記切替弁を給湯器へ直接給水される態様に切り替えるものであり、
(ル)上記表示駆動回路は、給湯システムのリモコンの表示部に上記塩補充が必要である旨を表示させるものである。
したがって、塩補充時期がリモコンに表示された後、再生塩水供給器に塩が補充されずに給湯システムが使用されても、この場合は軟水化装置がバイパスされているので、イオン交換樹脂が急速に劣化してしまうことが未然に防止される。
実施の態様1は、再生塩水供給器の塩量を検出する再生塩量判断手段として、例えば、再生塩水濃度センサーまたは計量センサーを用いていることであり、塩不足状態を正確に判定できる利点がある。
また、上記再生塩量判断手段として、再生処理回数から塩の消耗量を検出し、塩が不足する時期を推定する手段を用いることもできる。すなわち、1回の再生処理は一定の時間行われ、一定の量の塩が消費されるから、1回の補充によって一定量の塩が再生塩水供給器に補充されることを前提として、再生処理回数を計数器で計測し、塩補充時期を再生処理計数値に基づいて判定する。この場合は、再生処理回数と基準値とにより塩補充時期が判定される。これも実施の態様1の一つである。
イオン交換樹脂に塩水を供給してこれを再生処理する方法は種々ある。特許文献1,2にその一例が記載されている。これは電動ポンプで塩水を軟水化装置に供給するものである。これに対して、この実施の態様2は、上記切替弁にノズルを設けてジェットポンプ(又はエジェクタポンプ)を構成し、給水の水流で再生塩水供給器内の塩水を汲み上げて給水と混合させ、これを軟水化装置に供給するようにしたものであり、これにより、再生処理工程への切り替えとともに、再生塩水供給器内から軟水化装置への塩水供給を、ポンプを用いることなく切替弁の切り替え操作で行うことができる。
この実施の態様2によれば、再生処理工程の通水へ切り替え、及び塩水供給操作が単純になる。
再生塩水供給器40は分室41を有し、この分室に水位検知室41aがあり、当該水位検知室41aに水位検知手段42がある。分室41の底部に塩水吸引管45の下端が達しており、当該塩水吸引管45の上端が切替弁35の第3流入口35cに接続されている。この第3流入口35cは切替弁35の第1流路(第1流出口35dに連通している流路)36aに選択的に連通されるものである。
切替弁35の流入口は3つ、流出口は3つである。そして、第1流入口35aに給水管P1が接続され、第2流入口35bに軟水化装置30の戻り管P4が接続され、第3流入口35cに塩水吸引管45の上端が接続されている。また、第1流出口35dに軟水化装置30への流入管P2が接続され、第2流出口35eに軟水供給管である給湯器流入管(給湯器への流入管)P3が接続され、第3流出口35fに塩水排出管45eが接続されている。
切替弁35は3つの切り替え位置を有する。通常は第1位置にあり、リモコンRCの制御手段50の切替弁駆動回路50yによってこの第1位置から第2位置、第3位置に切り替えられる。切替弁35については、必要な切り替えポートがあれば、シフト弁、ロータリー弁などその形態や具体的構造はどのようなものでもよい。なお、制御手段50については、給湯器1内に備えてもよい。
第2位置に切り替えられたとき、第1流入口35aが第1流出口35dに第1流路36aを介して連通し、その第1流路36aに第3流入口35cが連通し、第2流入口35bが第3流出口35fに連通している。そして、このとき、第1流入口35aが第3流路36cを介して第2流出口35eにも連通されている(図4(b))。
第3位置に切り替えられているとき、第1流入口35aが第2流出口35eに連通しており、他方、第1流出口35d、第2流入口35b、第3流入口35c、第3流出口35fは閉じられている(図4(c))。
リモコンRCが給湯器1と通信線Hで接続されており、また、制御手段50は切替弁35と通信線Hで接続されている。
また、この実施例1では、再生塩水供給器40の分室41に塩水濃度センサー43の電極43aが挿入されており、塩水濃度センサー43は通信線Hで制御手段50に接続されている。
通常の運転中は切替弁35が第1位置にあり、給水管P1からの給水が軟水化装置30の流入管P2(図4参照)に供給され、そのイオン交換樹脂30aでイオン交換されて軟水化され、軟水化装置30の戻り管P4、給湯器流入管P3を介して給湯器1に給水される(図1)。
ちなみに、この実施例では、軟水化装置の容量、再生塩水供給器の容量が18リットルで、給水の硬度が44.6ppm、軟水化処理後の硬度が0.01ppm、給湯量が一日平均1.0m3と想定している。
通常の運転が続いて軟水化処理量(制御手段の記憶手段50mに記憶されている、軟水化装置の再生処理後の累積作動時間によるもの)が所定の再生基準に達すると、イオン交換樹脂の再生処理時期と判定される。そして、この再生処理時期が動作記憶手段50cに記憶され、リモコンRCの制御手段50の切替弁駆動回路50yが働いて、切替弁35を第1位置から第2位置に切り替え、リモコンRCの表示部51に「再生処理」の表示がなされる(図2)。そして、この再生処理工程の当初において、前述のように再生塩水供給器40に所定量(18リットル)の給水が行われ、同所定量の塩水が生成される。
以上のような通常運転と再生処理とが正常に繰り返されれば、適切に軟水化処理がなされて、所期の軟水が継続して供給されるが、これが繰り返されると、再生塩水供給器40内の塩が消耗されて不足するようになる。
再生処理が正常になされ、塩補充が適切になされて、軟水化処理が継続されているときでも、イオン交換樹脂30aの回復力は徐々に低下し、やがて、機能不足になる。このようにして寿命になるのは、この実施例1の場合は、適切に使用されれば約5年程度である。しかし、適切に再生処理が行われないままで使用されると、その軟水化能力が回復されないレベルまで急速に劣化し、短期間で機能不良になる。
イオン交換樹脂の劣化の程度は種々の方法で計測することができる。想定される実際の使用条件下で継続して使用されるときの寿命基準を経験則、実験結果等を基に定め、これと実使用時間から寿命時期を判定するのも一つの方法であり、また、再生限度回数を定め、この再生限度回数を基準にして寿命を判定するのもまた一つの方法である。
また、再生処理によるイオン交換樹脂の回復レベル、再生処理後の軟水化能力の低下速度等から寿命時期を判定することもできる。経験則による前者は、概略的に寿命時期を判定する方法であるが、後者は、実際の寿命すなわち使用限界を直接評価して判定する方法である。
すなわち、軟水化装置30と給湯器1の間の給湯器流入管P3にサンプリングによる硬度計測器44があり、これによって軟水化された水の硬度を測定して、その軟水化能力を計測するようにしてあり、再生処理後のイオン交換樹脂の能力回復レベルを評価し、この評価結果と寿命基準とに基づいてイオン交換樹脂の寿命を判定する。
なお、上記軟水化能力については、これを定期的に計測してその計測値を演算回路50bの記憶手段50mに記憶させ、再生処理後の経時変化から軟水化能力の低下速度(イオン交換樹脂の劣化速度)を評価し、その評価結果と寿命基準とにより寿命時期を判定することも可能である。
この第3位置では、第1流入口35aが第3流路36cを介して第2流出路(給湯器流入管P3の接続口)35eに連通されており、他の流入口、流出口は閉じられて、軟水化装置30がバイパスされている。
上記制御手段の構成は図5に示すとおりである。
この制御装置50は基準記憶手段50a、演算回路50b、切替弁駆動回路50y、表示駆動回路50xを有している。
基準記憶手段50aは、再生基準記憶手段50a1、塩水濃度基準記憶手段50a2、寿命基準記憶手段50a3によるものであり、これが演算手段50bに通信線Hで接続されており、また、塩水濃度センサー43、硬度計測器44が演算手段50bの記憶手段50mに接続されている。さらに、演算手段50bに表示駆動回路50x、切替弁駆動回路50yが接続されている。
この構成が上記のように作用して、制御手段50で切替弁35が第1位置、第2位置、第3位置に選択的に切り替えられるとともに、リモコンRCの表示部51に上記のとおり表示される。
軟水化装置30及び再生塩水供給器40の動作フローは図6、図6−1に示すとおりである。
給湯システムのリモコンスイッチONで、軟水化装置30のイオン交換樹脂の寿命が経過したか、再生塩水供給器40への塩補充時期か、再生処理の時期かを、制御手段50がその記憶手段50mに保存された各基準値に基づいて確認する。そしていずれについても問題がないとき、切替弁35が第1位置にあって軟水化処理が継続される。
また、「再生処理」の時期になると、切替弁35が第2位置に切り替わり、リモコンに「再生処理」が表示され、再生処理工程が終了すれば、切替弁35が第1位置に戻り、上記表示がクリアされる。
実施例2は、再生処理の時期の判定、塩補充時期の判定、イオン交換樹脂の寿命判定を、経験則に基づく簡便な方法で行うものである。このものは、再生処理、塩補充が既定通りに行われる(所定の塩が所定量補充されることなど)ことを前提とするものであるから、これらが既定通りに実行されなければ、そのためにイオン交換樹脂の寿命が阻害されることになるが、塩補充がリモコン表示で催促され、補充されるまでこの表示が続くことから、すぐに補充されることが相当に期待される。また、この間は軟水化装置がバイパスされて給湯運転がなされるので、急速に回復力が劣化するという問題はない。このようなことを勘案すれば、塩補充が幾分遅れることがあるとしても、このことのためにイオン交換樹脂の寿命が大幅に短縮されることはないので、実用上の損失は小さい。
実施例1と同様の給湯システム(4人家族用)において、全給湯が軟水化されていることを前提して、給水の硬度との関係で軟水化処理量を作動時間と流量との積による経験値で表し、その値とイオン交換樹脂再生基準との関係から、経験的に再生処理間隔を2週間に設定し、2週間経過したとき再生処理時期と判定される。
前提
(イ)1日の想定給湯流量1.0m3
(ロ)想定給水硬度が44.6ppm
塩の量を検出する再生塩量判断手段として、動作記憶手段50cに再生処理時期と判定される毎に記憶される「再生処理」回数を用いて、塩補充基準を再生処理回数10回とし、10回目の再生処理終了をもって塩補充時期と判定する。
前提
(イ)1再生処理で2.5kgの塩を消耗する。
(ロ)1回の塩補充量を25kgとする。
耐用期間をほぼ5年と想定し、2週間に1回再生処理することを前提として、再生回数275、あるいは塩補充回数27で寿命時期と設定している。275回の再生処理、あるいは塩補充27回が終了したとき、寿命と判定する。
この実施例2における再生処理は、1回の再生処理で再生塩水供給器4で生成された18リットルの塩水が全量使用される。
(イ)給水弁(図示略)を開いて再生塩水供給器40に18リットルの水を注入する。このときの注水量は、給水弁の開弁時間(この実施例では1分)で規定する。
(ロ)50秒放置(飽和濃度の塩水を生成させる)。
(ハ)切替弁35を第2位置に切り替えて(図4(b))、上記塩水を軟水化装置30に供給する。このとき塩水は給水とともに供給され、この供給は再生塩水供給器30の塩水が無くなるまで続く。この間の塩水供給時間を2分と見込んでいる。
(ニ)上記(ハ)において塩水がなくなって後(約2分後)も切替弁35は第2位置にあり、軟水化装置30へ8分間給水され、これによってイオン交換樹脂が水洗される。
(ホ)上記(ニ)のイオン交換樹脂の水洗が終了して後、切替弁35が第1位置に切り替えられて再生処理が完了する。
この実施例2における寿命は、再生回数275を基準として判定される。
以上のとおり、実施例2の再生処理のシーケンスは、計時データと再生処理回数に基づいて制御されるから、制御プログラムが極めて単純である。
なお、塩の量を検出する再生塩量判断手段として、実施例1では、塩水濃度センサー43を用い、実施例2では再生処理回数計を用い、塩補充基準に基づいて塩補充時期を判定しているが、その他、再生塩量判断手段として塩の重さを検出する重量センサーを用いることもでき、さらに、塩の体積を検出する体積センサーを用いることもできる。
30:軟水化装置
30a:イオン交換樹脂
40:再生塩水供給器
41:分室
41a:水位検知室
42:水位検知手段
43:塩水濃度センサー
44:硬度計測器
45:塩水吸引管
45a:塩水排出管
50:制御手段
50a:基準記憶手段
50b:演算回路
50c:動作記憶手段
50m:記憶手段
50x:表示駆動回路
50y:切替弁駆動回路
H:通信線
51:表示部
RC:リモコン
P1:給水管
P2:流入管
P3:給湯器流入管
P4:戻り管
w:塩
Claims (3)
- 給湯器と軟水化装置を備え、軟水化装置が再生塩水供給器を備えていて、軟水化装置のイオン交換樹脂が繰り返し再生されて安定して軟水が供給されるようになっている給湯システムにおいて、
上記再生塩水供給器内の塩の量を検出する再生塩量判断手段を備えており、
軟水化装置の上流側に切替弁があり、
上記切替弁に給水管、給湯器への軟水供給管が接続されており、当該軟水供給管が軟水化装置を通過した軟水を給湯器に供給するものであり、
上記切替弁がバイパス回路を有し、当該バイパス回路が上記給水管と上記軟水供給管路とを直結させて、軟水化装置をバイパスさせるものであり、
給湯システムに上記切替弁の制御手段が設けられており、
上記制御手段は、上記切替弁によって給水管から軟水化装置へ給水する態様と上記バイパス回路を介して給湯器へ直接給水する態様を切り替える制御手段であり、
上記制御手段が基準記憶手段、演算回路、切替弁駆動回路、表示駆動回路を備えており、
上記基準記憶手段は上記イオン交換樹脂再生基準、塩補充基準を記憶している記憶手段であり、
上記演算回路は上記イオン交換樹脂による軟水化処理量を演算し、当該軟水化処理量演算値と上記イオン交換樹脂再生基準とに基づいてイオン交換樹脂再生処理時期を判定し、また、上記再生塩量判断手段が検出した塩量と塩補充基準とに基づいて塩補充時期を判定する演算回路であり、
上記切替弁駆動回路は、上記演算回路による塩補充時期判定に基づいて、上記切替弁を給湯器へ直接給水される態様に切り替えるものであり、
上記表示駆動回路は、給湯システムのリモコンの表示部に塩補充が必要である旨を表示させるものであることを特徴とする給湯システム。 - 上記切替弁にノズルを設けてジェットポンプ(又はエジェクタポンプ)を構成し、給水の水流で再生塩水供給器内の塩水を汲み上げて給水と混合させ、これを軟水化装置に供給するようになっている請求項1の給湯システム。
- 上記演算回路は上記イオン交換樹脂による軟水化処理量を軟水化装置の作動時間で演算し、当該軟水化処理量演算値と上記イオン交換樹脂再生基準とに基づいてイオン交換樹脂再生時期を判定し、また、軟水化処理演算値と塩補充基準とに基づいて塩補充時期を判定するものであることを特徴とする請求項1の給湯システム。
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