JP2015112541A - 軟水化装置、軟水の製造方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくく、装置の破損が生じにくいとともに軟水化の効率が低下しにくい軟水化装置等を提供する。
【解決手段】互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体Ｍに硬水を通水させ軟水化を行なう軟水化装置であって、混合体Ｍを充填するための空間Ｋを内部に有する外殻部２１と、外殻部２１の空間Ｋ内において上下方向に移動可能であり、混合体Ｍの上部に接触して配される蓋部２２と、を備えることを特徴とする軟水化手段２。
【選択図】図２

Description

本発明は、軟水化装置等に関し、より詳しくは、例えば、カチオン交換体やアニオン交換体を用いて硬水を軟水にする軟水化装置等に関する。

従来、イオン交換体によるイオン交換現象を利用してイオンを含む水溶液からイオンを除去する技術が知られている。中でもカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）やマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）を多く含んだ「硬水」と呼ばれる水から、これらのイオンを除去した「軟水」と呼ばれる水を製造する方法は、「軟水化」と呼ばれている。軟水化のためには、イオン交換体として、例えば、強酸性のカチオン交換体に硬水を通水し、カルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去する方法がある。

特許文献１には、湿床イオン交換樹脂を使った電気再生式軟水化装置が開示されている。
また特許文献２には、フィルタケース内部にイオン交換樹脂が充填され、原液を一端から他端へ通液して処理するイオン交換樹脂フィルタにおいて、イオン交換樹脂を収容する空間である透水性板間の間隔を拡大する拡大手段としての可動板およびアクチュエータを設け、間隔拡大中にイオン交換樹脂を拡大された空間内で振動板により攪拌するようにしたものが開示されている。

米国特許第４６３２７４５号明細書 特開２００５−８１１９９号公報

しかしながら、強酸性のカチオン交換体に硬水を通水し、カルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去する方法では、強酸性のカチオン交換体を再生するときに、これらのイオンを溶離させるために、高濃度の食塩水や酸溶液を多く通水させる必要がある。そのため排水が多くなりやすい問題がある。

これを回避するため例えば、イオン交換体を電気再生させる方法がある。これはイオン交換体に電圧を印可し、これによりカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させてイオン交換体を再生するものである。この場合、硬水を軟水化する際には、イオン交換体としてカチオン交換体とアニオン交換体を使用し、これらを混合した状態で硬水を通水させる。この方法によれば、排水が多く生じる問題は生じにくいが、以下の問題が生じることがある。

即ち、軟水を、例えば、洗浄装置等の振動を発生する装置で使用する場合、カチオン交換体とアニオン交換体の比重が異なると、この振動によって、カチオン交換体とアニオン交換体とが上下に分離しやすくなる。そして分離が生ずると、電気再生の効率が低下しやすくなる問題がある。

この現象を抑制するため、カチオン交換体とアニオン交換体を隙間なく詰め込む方法が考えられる。この方法によれば、カチオン交換体とアニオン交換体は、振動により動きにくくなるため、分離がより生じにくくなる。しかしカチオン交換体やアニオン交換体は、含水によりその体積が増加することがある。そのため体積が大きくなったときには、装置に大きな圧力がかかり、装置を破損させたり、カチオン交換体やアニオン交換体間の間隙が狭くなりすぎることで通水抵抗が大きくなり軟水化の効率が低下する問題が生じる。

本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくく、装置の破損が生じにくいとともに軟水化の効率が低下しにくい軟水化装置等を提供しようとするものである。

かくして本発明によれば、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体に硬水を通水させ軟水化を行なう軟水化装置であって、混合体を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部の空間内において上下方向に移動可能であり、混合体の上部に接触して配される蓋部と、を備えることを特徴とする軟水化装置が提供される。

ここで、蓋部が混合体を押圧する力を蓋部に上方向から付勢することで発生する付勢部をさらに備えることが好ましく、蓋部は、水透過性を有することが好ましい。
またカチオン交換体は、弱酸性カチオン交換体であることが好ましく、カチオン交換体とアニオン交換体とは、混合重量比率が、乾燥状態で１：１〜１０：１の範囲内にあることが好ましい。
さらにカチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なうために電圧を印可する電極部をさらに備えるようにすることができ、蓋部の側面と電極部との間に電極部を保護する保護部をさらに備え、保護部は、水透過性を有することができる。
またさらに硬水は、外殻部の下部から流入し、混合体により軟水化された後、蓋部を通り、外殻部の上部から流出することが好ましい。

さらに本発明によれば、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体に硬水を通水することで軟水を製造する軟水の製造方法であって、混合体を充填する空間を内部に有する外殻部の空間にカチオン交換体およびアニオン交換体を導入する工程と、外殻部の空間内において上下方向に移動可能であり、混合体を上方向から押圧する蓋部を配するとともに、蓋部を押圧する力を上方向から付勢する付勢部を配する工程と、混合体に硬水を通水する工程と、を含むことを特徴とする軟水の製造方法が提供される。

ここで、カチオン交換体およびアニオン交換体に電圧を印可し、カチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なう工程をさらに含むことが好ましい。

またさらに本発明によれば、硬水を処理し軟水にする軟水化手段と、軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、被洗浄物を洗浄する際に軟水化手段に振動を及ぼす洗浄手段と、を備え、軟水化手段は、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部の空間内において上下方向に移動可能であり、混合体を上部に接触して配される蓋部と、蓋部が混合体を押圧する力を上方向から蓋部に付勢する付勢部と、を備えることを特徴とする洗浄装置が提供される。

本発明によれば、振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくく、装置の破損が生じにくいとともに軟水化の効率が低下しにくい軟水化装置等を提供することができる。

本実施の形態が適用される洗浄装置の概要について説明したブロック図である。 軟水化手段の第１の実施の形態について説明した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、軟水化手段の第１の実施の形態の他の例について説明した図である。 軟水化手段の第２の実施の形態について説明した図である。 軟水化手段の動作について説明したフローチャートである。 本実施例で使用した振動実験装置を示した図である。 （ａ）は、比較例で使用した振動実験装置を示した図である。（ｂ）は、比較例の結果について示した図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、発明の実施の形態）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

（硬水、軟水）
硬水であるか、軟水であるかは、「硬度」により定義することができる。硬度は、水１Ｌ（リットル）あたりに溶け込んでいるカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）およびマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）の重量（ｍｇ）を、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の濃度に換算したものである。なおこの場合、硬度の単位は、（ｍｇ／Ｌ）または（ｐｐｍ）となる。

硬水、軟水の定義は、用途により異なることがある。例えば、硬度が３５７以上であると硬水であり、１７８未満であると軟水と定義する場合がある。なおこの場合、硬度が１７８以上３５７未満の場合は、中間水と呼ぶことがある。また飲料水の用途では、硬度が３００以上であると硬水であり、１００未満であると軟水、１００以上３００未満であると中硬水とする場合もある。本実施の形態では、軟水の用途に合わせて硬度を調整し、硬水を軟水にする処理を行なう。

硬水は、特に洗浄装置で使用した場合に、洗剤等と結びつき、その結果、洗剤等を不溶性としたり、洗浄力を低下させる。対して軟水は、このような現象は生じにくく、洗浄装置で使用する用途に適している。また硬水で食器等を洗浄したときには、乾燥したときにカルシウムイオンやマグネシウムイオンが化合物となり、食器等にウォーターマークと呼ばれる析出物が付着する。そのため少なくともすすぎの段階では軟水を使用することが好ましい。また硬水は、例えば、飲用に使用した場合も、口当たり等が悪いため、飲用としても軟水が適している。

（カチオン交換体、アニオン交換体）
本実施の形態では、カチオン交換体は、カチオン交換機能を有するユニットであり、例えば、カチオン交換樹脂（陽イオン交換樹脂）である。ただし樹脂であるとは限らず、例えば、無機材料であってもよい。

またカチオン交換体としては、何れのカチオン交換体を使用することもできる。ただし詳しくは後述するが、カチオン交換体を電気再生する場合は、スルホン酸基（−ＳＯ_３Ｈ）等の交換基を有する強酸性カチオン交換体よりも弱酸性カチオン交換体であることが好ましい。強酸性カチオン交換体であると電気再生の際にカルシウムイオンやマグネシウムイオンが溶離しにくく、電気再生の効率が低下しやすい。弱酸性カチオン交換体としては、例えば、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を交換基とするものが挙げられる。またカルボキシル基の対イオンである水素イオン（Ｈ^＋）の替わりに、金属イオン、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）等のカチオンとなっていてもよい。より具体的には、オルガノ株式会社より購入可能なＩＲＣ７６、ダウ・ケミカル・カンパニーより購入可能なＦＰＣ３５００等の弱酸性カチオン交換樹脂（弱酸性陽イオン交換樹脂）を例示することができる。

本実施の形態では、アニオン交換体は、アニオン交換機能を有するユニットであり、例えば、アニオン交換樹脂（陰イオン交換樹脂）である。ただしカチオン交換体と同様に、樹脂であるとは限らず、例えば、無機材料であってもよい。

アニオン交換体の場合も、何れのアニオン交換体を使用することもできる。ただしカチオンと同様にアニオン交換体を電気再生する場合は、弱塩基性アニオン交換体であることが好ましい。弱塩基性アニオン交換体としては、例えば、三級アミノ基を官能基とするものが挙げられる。より具体的には、オルガノ株式会社より購入可能なＩＲＡ９８、ＩＲＡ６７等の弱塩基性アニオン交換樹脂（弱塩基性陰イオン交換樹脂）を例示することができる。

次に、図面に基づき、本実施の形態が適用される洗浄装置について説明を行う。

＜洗浄装置の概要の説明＞
図１は、本実施の形態が適用される洗浄装置１の概要について説明したブロック図である。
図示する洗浄装置１は、硬水を処理し軟水にする軟水化装置の一例である軟水化手段２と、軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、被洗浄物を洗浄する際に軟水化手段２に振動を及ぼす洗浄手段３とを備える。

洗浄装置１は、洗浄を行なう対象である被洗浄物を洗浄する装置であれば、特に限定されるものではない。ただし被洗浄物を洗浄する際に振動を発生する装置である場合に、本実施の形態の軟水化手段２が好適に使用できる。より具体的には、洗浄装置１は、例えば、洗濯装置（洗濯機）や食器洗浄装置（食器洗浄機、食洗機）である。この場合、被洗浄物は、それぞれ衣服等や食器等となる。なお洗浄装置１は、これに限られるものではなく、例えば、高圧洗浄機、洗車機、車両洗浄装置などであってもよい。

軟水化手段２は、詳しくは後述するが、カチオン交換体とアニオン交換体とが混合された混合体として内部に充填されており、このカチオン交換体およびアニオン交換体に硬水を通水する。そして硬水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンを含むカチオンがカチオン交換体の対イオンと交換することで除去される。また硬水中のアニオンがアニオン交換体の対イオンと交換することで除去される。この場合、アニオンとしては、例えば、塩素イオン（Ｃｌ⁻）、炭酸イオン(ＣＯ_３ ^２−)、硫酸イオン(ＳＯ_４ ^２−)、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）などが挙げられる。よってこれにより硬水を軟水にすることができる。また軟水化手段２は、詳しくは後述するが、カチオン交換体とアニオン交換体を電気再生することができる。

洗浄手段３は、洗浄装置１において被洗浄物を実際に洗浄する機能部である。洗浄手段３としては、既知の構成のものを使用することができる。

例えば、洗浄手段３が洗濯装置であった場合は、洗濯槽の中に軟水や洗剤とともに被洗浄物である衣服等を投入し、モータ等の駆動源によりプロペラ（パルセータ）を回転させる。そしてこれにより生じる水流により洗浄が行なわれ、衣服等に付着した汚れを除去することができる。

また洗浄手段３が食器洗浄装置であった場合は、洗浄槽に被洗浄物である食器等を配列させ、洗剤を投入する。そして軟水をヒータ等で加熱しつつポンプにより送出し、洗浄ノズルから噴射させる。そしてこれにより生じる水流により洗浄が行なわれ、食器等に付着した汚れを除去することができる。

この場合、洗浄手段３は、プロペラやポンプが作動することで振動を発生させる。この振動は、軟水化手段２に伝搬する。このとき、カチオン交換体およびアニオン交換体の比重が互いに異なるとこの比重の相違によりカチオン交換体およびアニオン交換体が分離することがある。即ち、カチオン交換体とアニオン交換体の何れか比重が大きい一方が、下側に移動し、他方が上側に移動する。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とが上下に分離する。なお本実施の形態において「比重が異なる」とは含水状態でのカチオン交換体とアニオン交換体との単位体積当たりの重量が異なることを意味し、両者の比重が１％以上の違いを有している場合に比重が異なると判断できる。

カチオン交換体とアニオン交換体の分離が生ずると、電気再生を行なう際に、カチオン交換体に吸着したカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させるための水素イオン（Ｈ^＋）が、生じにくくなる。そのため電気再生の効率が低下しやすくなる。
そこで本実施の形態では、軟水化手段２を以下の構成とし、この現象を抑制している。
以下、軟水化手段２についてさらに詳細に説明を行なう。

＜軟水化手段の説明＞
［第１の実施の形態］
まず軟水化手段２の第１の実施の形態について説明する。
図２は、軟水化手段２の第１の実施の形態について説明した図である。
図示する軟水化手段２は、軟水化手段２の外殻を構成する外殻部２１と、カチオン交換体とアニオン交換体との混合体を押圧する蓋部２２と、混合体を押圧する力を発生する付勢部２３と、混合体に電圧を印可するための電極部２４とを備える。また本実施の形態の軟水化手段２を構成するものではないが、上記混合体をＭとして図示している。

外殻部２１は、カチオン交換体とアニオン交換体との混合体Ｍを充填するための空間Ｋを内部に有する。外殻部２１は、この混合体Ｍにより硬水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去するための処理塔（処理槽、反応槽）である。外殻部２１は、材質として例えば、ステンレス等からなるが、これに限られるものではなく、樹脂、ガラス等であってもよい。また外殻部２１の形状としては特に限られるものではないが、本実施の形態では、例えば、略円筒形状としている。

また外殻部２１の下部には、硬水を導入する導入口２１ａが設けられ、外殻部２１の上部には、硬水を処理した後に生成される軟水を排出する排出口２１ｂが備えられる。本実施の形態によれば、硬水は、導入口２１ａを通して外殻部２１の下部から外殻部２１の内部に導入され、外殻部２１の内部を下部から上部に向けて流通する。そして流通の過程でカチオン交換体とアニオン交換体との混合体Ｍに接触する。その際に硬水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを含むカチオンとアニオンとが除去され、軟水化される。そして生成した軟水は、排出口２１ｂを通して外殻部２１の上部から外殻部２１の外部に排出される。

蓋部２２は、外殻部２１の空間Ｋ内において上下方向に移動可能である。このようにすることで、カチオン交換体やアニオン交換体が、含水によりその体積が増加（膨潤）したとしても、その体積の増加に対応して蓋部２２が上方向に移動する。そのため蓋部２２が固定される場合に比較して外殻部２１等に過大な圧力がかかりにくくなる。なおカチオン交換体やアニオン交換体の体積が減少（収縮）した場合は、その体積の減少に対応して蓋部２２が下方向に移動する。

また蓋部２２は、混合体Ｍの上部に接触して配される。このようにすることで蓋部２２は、その自重により混合体Ｍを上部から押さえつけることができる。そのため混合体Ｍが蓋部２２がない場合に比較してより移動しにくくなる。

さらに蓋部２２は、水透過性を有する。具体的には、蓋部２２は、孔を有し、この孔を通し、軟水を透過させることができる。これによりカチオン交換体やアニオン交換体を通過することで生成した軟水は、蓋部２２を通過して、排出口２１ｂまで流通することができる。ただしこの孔は、カチオン交換体やアニオン交換体を通すほど大きくはないことが必要である。このような蓋部２２としては、樹脂性の多孔版、不織布、織布、ろ紙、多孔膜等を用いることができる。孔の大きさは、蓋部２２でカチオン交換体やアニオン交換体を押さえた際、実質的にイオン交換体がその混合状態を変化させない大きさを選択すればよい。この観点から孔の大きさは、例えば、０．０００１ｍｍ〜１ｍｍとすることができ、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとするのがより好ましい。また孔ではなく、この長さの幅を有するスリットが、蓋部２２に形成されていてもよい。

付勢部２３は、蓋部２２が混合体を押圧する力を蓋部２２に上方向から付勢することで発生する。この場合、付勢部２３は、蓋部２２を下方向に移動させる力を発生し、蓋部２２を混合物に対し押し込み、混合体を圧縮する。本実施の形態では、付勢部２３は、ウレタン材等からなるスポンジにより構成されている。付勢部２３を設けることで、蓋部２２の自重だけではなく、付勢部２３により付勢する力も加えて、混合体Ｍを上部から押さえつけることができる。これにより混合体Ｍがさらに移動しにくくなる。ただし、付勢部２３により付勢される力は、カチオン交換体やアニオン交換体が、含水によりその体積が増加・減少した場合に、蓋部２２の上下方向の移動を阻害せず、目視で観測した場合、蓋部２２が常に混合体Ｍの上部に接触する部位に位置するのに必要な力とすることが好ましい。

電極部２４は、カチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なうために電圧を印可する。本実施の形態では、電極部２４は、平板状の陽極２４ａと陰極２４ｂとから構成され、図示しない直流電源から直流電圧を印可することができる。このとき陽極２４ａと陰極２４ｂとの間には、カチオン交換体、アニオン交換体、および水が存在し、これらに直流電圧が作用することになる。このとき水が分解し、発生した水素イオン（Ｈ^＋）が、カチオン交換体に吸着したカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させる。また同様に発生した水酸化イオン（ＯＨ⁻）がアニオン交換体に吸着したアニオンを溶離させる。これによりカチオン交換体およびアニオン交換体の電気再生を行なうことができる。

電極部２４としては、導電性であり、化学的に安定した材料からなるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンまたは白金等の貴金属類を使用することができる。

電気再生を行なう際には、カチオン交換体とアニオン交換体とは、混合重量比率が、乾燥状態で１：１〜１０：１の範囲にあることが好ましい。両交換体をこの範囲で混合することにより、良好な電気再生が可能となる。

またカチオン交換体やアニオン交換体の分布に偏りがあると電気再生の効率が低下するため、これらはより均一に混合されていることが好ましい。ここで「均一に混合されている状態」とは、混合体の一部を無作為に採取して、カチオン交換体とアニオン交換体の比率を求めた場合、その混合比が、全体の混合比から５０％以内に収まっている状態を指す。

これは、外殻部２１に充填されている混合体Ｍを外殻部２１の上方、中央、下方の３点からサンプリングし、化学分析によってカチオン交換体とアニオン交換体の重量比を求めた時、全体の混合比をＸ、測定された混合比をＹとすると、Ｙが０．５Ｘ＜Ｙ＜１．５Ｘの範囲にあることを指す。またカチオン交換体とアニオン交換体の色が異なる場合には、両交換体が上部と下部の２層に分離しているか否かを確認する方法が簡便である。

図３（ａ）〜（ｂ）は、軟水化手段２の第１の実施の形態の他の例について説明した図である。
図３（ａ）は、付勢部２３として伸縮性の板を使用した場合を示している。これは例えば、樹脂等からなる板を蛇腹折り（つづら折り、アコーディオン状の折り構造）にしたものである。
また図３（ｂ）は、付勢部２３として円筒形のコイルスプリングを使用した場合を示している。図３（ａ）〜（ｂ）の場合でも、蓋部２２が混合体Ｍを押圧する力を発生することができる。
なお付勢部２３が図３（ａ）〜（ｂ）のような蛇腹折りとした樹脂等からなる板やコイルスプリングであった場合、これらが、蓋部２２を０.１ｋｇｆ/ｃｍ^２〜１０.０ｋｇｆ/ｃｍ^２、好ましくは１.０ｋｇｆ/ｃｍ^２〜３.０ｋｇｆ/ｃｍ^２の圧力で加圧できる状態とするのが好ましい。

［第２の実施の形態］
次に軟水化手段２の第２の実施の形態について説明する。
図４は、軟水化手段２の第２の実施の形態について説明した図である。
図示する軟水化手段２は、図２に示した軟水化手段２に比較して、外殻部２１、蓋部２２、付勢部２３、電極部２４とを備える点では同様である。一方、蓋部２２と電極部２４との透過性を有する保護部２５をさらに備える点で異なる。

保護部２５は、蓋部２２の側面と電極部２４との間に設けられることで、電極部２４を保護する。
蓋部２２は上下方向に移動可能であるため、蓋部２２と電極部２４との摩擦により電極部２４に傷等が生じ、電極部２４を痛めることがある。またこれを抑制するため蓋部２２を小さくすると蓋部２２のシール性が不足し、カチオン交換体やアニオン交換体が蓋部２２の上部に漏れ出ることがある。

そこで本実施の形態では、保護部２５を設けることで、この問題の抑制を図っている。つまり保護部２５は、蓋部２２と電極部２４との間に設けられるため、蓋部２２が上下方向に移動しても電極部２４を傷めることはない。そして蓋部２２の側面と保護部２５とは接触してもよいため、蓋部２２のシール性が不足することも抑制できる。
さらに保護部２５は、水透過性を有するため、保護部２５中に水が含まれ、そのため保護部２５を設けることによる電気抵抗の増加は生じにくい。そのため電極部２４から印可される電圧は、保護部２５を設けても変化しにくく、保護部２５で遮断される箇所にあるカチオン交換体やアニオン交換体の電気再生を阻害することも生じにくい。

＜軟水化手段の動作の説明＞
次に軟水化手段２の動作の説明を行なう。
図５は、軟水化手段２の動作について説明したフローチャートである。
以下、図２、図４および図５を使用して、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態における軟水化手段２の動作（軟水の製造方法）について説明を行なう。

まず外殻部２１の内部の空間Ｋにカチオン交換体およびアニオン交換体を導入し、混合体Ｍとする（ステップ１０１）。

次に混合体Ｍの上部に接触するように蓋部２２を配する（ステップ１０２）とともに、蓋部２２を付勢する付勢部２３を配する（ステップ１０３）。

そして外殻部２１の導入口２１ａから硬水を導入し、混合体Ｍに硬水を通水する（ステップ１０４）。これにより硬水は軟水化され、生成した軟水は、排出口２１ｂから排出される。

次に処理を終了するか否かを判断する（ステップ１０５）。そして処理を終了する場合（ステップ１０５でＹｅｓ）、硬水の通水を停止することで処理を終了する。

一方、処理を終了しない場合（ステップ１０５でＮｏ）、定期的にカチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なう必要があるか否かを判断する（ステップ１０６）。これは例えば、排出口２１ｂから排出される軟水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンの濃度を測定したり、あるいは電気伝導度を測定することで判断することができる。

そしてカチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なう必要がない場合（ステップ１０６でＮｏ）、ステップ１０４に再び戻る。

一方、カチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なう必要があった場合（ステップ１０６でＹｅｓ）、外殻部２１への硬水の通水を中止する（ステップ１０７）。

そして電極部２４に直流電圧を印可することで、カチオン交換体およびアニオン交換体に電圧を印可し、カチオン交換体およびアニオン交換体の再生を行なう（ステップ１０８）。なおこのとき外殻部２１の内部にあった水は、図示しないドレン等から排出し、廃棄する。またカチオン交換体およびアニオン交換体の洗浄を行なうことが好ましい。

カチオン交換体およびアニオン交換体の再生後は、ステップ１０４に戻り、軟水化手段２の動作を再開する。

以上詳述した軟水化手段２によれば、蓋部２２や付勢部２３によりカチオン交換体とアニオン交換体の混合体Ｍを上部から押圧する。そのためカチオン交換体やアニオン交換体が移動しにくく、軟水化手段２が洗浄装置１から振動を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくい。その結果、電気再生の効率が低下しにくくなる。またカチオン交換体やアニオン交換体の体積の変化に対応して蓋部２２が上下方向に移動可能であるため、装置の破損が生じにくいとともに軟水化の効率が低下しにくい。

さらに以上詳述した軟水化手段２によれば、蓋部２２が混合体Ｍの上部に配される。そのため蓋部２２が混合体Ｍの側面部や下部に配される場合に比較して、カチオン交換体やアニオン交換体の体積の変化に対応して蓋部２２が移動することがより円滑となる。そのため装置の破損がさらに生じにくくなるとともに軟水化の効率がさらに低下しにくくなる。また付勢部２３が付勢する力も小さくてすむため、付勢部２３をより付勢力の小さい小型のものとすることができる。さらにカチオン交換体とアニオン交換体の比重の差によっては、蓋部２２の自重だけでよい場合があり、この場合、付勢部２３は必ずしも必要ではない。そして蓋部２２が側面部や下部に配される場合に比較して、蓋部２２が混合体Ｍの上部に配される場合は、蓋部２２のシール性を保持することがより容易となる。つまり蓋部２２が側面部や下部に配される場合は、カチオン交換体やアニオン交換体がその重みにより蓋部２２と電極部２４（または保護部２５）の間を通過しやすいが、蓋部２２が混合体Ｍの上部に配される場合は、その重みにより上方向には移動しにくいため、蓋部２２の上部に漏れ出ることが起こりにくい。

また以上詳述した軟水化手段２によれば、硬水は、外殻部２１の下部の導入口２１ａから流入し、混合体Ｍにより軟水化された後、蓋部２２を通り、外殻部２１の上部の排出口２１ｂから流出する。この通水経路によれば、混合体Ｍの後段に蓋部２２が配される。そしてこれにより、蓋部２２および付勢部２３は、外殻部２１内において高い圧力にさらされることがなくなり、破損する危険性が小さくなる。

なお以上詳述した軟水化手段２は、洗浄装置１に内蔵されていたが、洗浄装置１の外部に設置してもよい。

以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
本実施例では、振動によりカチオン交換体とアニオン交換体とが分離するか否かの試験を行なった。

（実施例１）
図６は、本実施例で使用した振動実験装置を示した図である。
図示した振動実験装置５０は、図２で示した軟水化手段２の構造を模したものである。即ち、外殻部２１に対応するものとして１００ｍＬのバイアル瓶５１を使用し、このバイアル瓶５１の中にカチオン交換体とアニオン交換体の混合体Ｍを充填した。なお本実施例では、カチオン交換体としてオルガノ株式会社より購入したＩＲＣ７６を使用し、アニオン交換体としてオルガノ株式会社より購入したＩＲＡ９８を使用した。そしてカチオン交換体とアニオン交換体の混合重量比率は、乾燥状態で５：１とし、これらを均一になるように混合した。

そしてイオン交換水Ｗを加えて、蓋部２２に対応するものとしてアドバンテック株式会社製のろ紙Ｎｏ．５Ｃおよび自作のポリプロピレン製の多孔板を組み合わせた蓋部５２を混合体Ｍの上部に接触して配置した。さらに付勢部２３に対応するものとしてコイルスプリング５３を蓋部５２の上部に配置して、バイアル瓶５１をバイアル蓋５６により密閉した。

この状態において、コイルスプリング５３は、蓋部５２とバイアル蓋５６との間で、バイアル瓶５１に入れる前の状態より収縮し、蓋部５２に対し押圧する力を付勢する。またこれにより蓋部５２は、混合体Ｍを圧縮する押圧力を作用させる。
またこのとき混合体Ｍの高さａは、７．５ｃｍであり、蓋部５２からイオン交換水Ｗの水面までの距離ｂは、１．５ｃｍであった。

次に振動実験装置５０を、アズワン株式会社製の振とう機であるオートマチックラボミキサＨＭ−１０Ｈにより３分間振動を加えた。
その後、振動実験装置５０を３０分間静置し、カチオン交換体とアニオン交換体との分離状態を目視で観察した。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とは分離せず、図６で示す振動を加える前の状態と変化がなかった。

（比較例１）
図７（ａ）に示すように蓋部５２とコイルスプリング５３を配置しなかったこと以外は、実施例１と同様に振動実験装置６０の組み立てを行なった。そして実施例１と同様に振動を加え、静置した後、カチオン交換体とアニオン交換体との分離状態を目視で観察した。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とは上下に分離し、図７（ｂ）の状態となった。図７（ｂ）では、バイアル瓶５１の下部に比重がより大きいカチオン交換体Ｃ（ＩＲＣ７６）が移動し、上部に比重がより小さいアニオン交換体Ａ（ＩＲＡ９８）が移動して、上下二層の構造となった。

１…洗浄装置、２…軟水化手段、３…洗浄手段、２１…外殻部、２２…蓋部、２３…付勢部、２４…電極部、Ｋ…空間、Ｍ…混合体

Claims (11)

1. 互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体に硬水を通水させ軟水化を行なう軟水化装置であって、
   前記混合体を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
   前記外殻部の前記空間内において上下方向に移動可能であり、前記混合体の上部に接触して配される蓋部と、
   を備えることを特徴とする軟水化装置。
2. 前記蓋部が前記混合体を押圧する力を当該蓋部に上方向から付勢することで発生する付勢部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
3. 前記蓋部は、水透過性を有す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. 前記カチオン交換体は、弱酸性カチオン交換体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の軟水化装置。
5. 前記カチオン交換体と前記アニオン交換体とは、混合重量比率が、乾燥状態で１：１〜１０：１の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の軟水化装置。
6. 前記カチオン交換体および前記アニオン交換体の再生を行なうために電圧を印可する電極部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の軟水化装置。
7. 前記蓋部の側面と前記電極部との間に当該電極部を保護する保護部をさらに備え、
   前記保護部は、水透過性を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の軟水化装置。
8. 前記硬水は、前記外殻部の下部から流入し、前記混合体により軟水化された後、前記蓋部を通り、当該外殻部の上部から流出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の軟水化装置。
9. 互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体に硬水を通水することで軟水を製造する軟水の製造方法であって、
   前記混合体を充填する空間を内部に有する外殻部の当該空間に前記カチオン交換体および前記アニオン交換体を導入する工程と、
   前記外殻部の前記空間内において上下方向に移動可能であり、前記混合体を上方向から押圧する蓋部を配するとともに、当該蓋部を押圧する力を上方向から付勢する付勢部を配する工程と、
   前記混合体に前記硬水を通水する工程と、
   を含むことを特徴とする軟水の製造方法。
10. 前記カチオン交換体および前記アニオン交換体に電圧を印可し、当該カチオン交換体および当該アニオン交換体の再生を行なう工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の軟水の製造方法。
11. 硬水を処理し軟水にする軟水化手段と、
    前記軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、当該被洗浄物を洗浄する際に前記軟水化手段に振動を及ぼす洗浄手段と、
    を備え、
    前記軟水化手段は、
    互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体との混合体を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
    前記外殻部の前記空間内において上下方向に移動可能であり、前記混合体を上部に接触して配される蓋部と、
    前記蓋部が前記混合体を押圧する力を上方向から前記蓋部に付勢する付勢部と、
    を備えることを特徴とする洗浄装置。

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