JP2015112573A - Ion exchanger group, method for producing ion exchanger group, method for producing soft water and washing device - Google Patents

Ion exchanger group, method for producing ion exchanger group, method for producing soft water and washing device Download PDF

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圭輔 宮城
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聡 柳瀬
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Tsuyoshi Okazaki
毅 岡▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion exchanger group or the like where, even if vibration or the like are applied, a cation exchanger and an anion exchanger are hard to be separated.SOLUTION: Provided is an ion exchanger group in which hard water is passed through so as to be soft water, being the aggregate of the ion exchangers having a structure in which a cation exchanger C and an anion exchanger A having different specific gravities each other are integrated so as to be a granular shape. The ion exchangers composing the aggregate take a plurality of shapes.

Description

本発明は、イオン交換体群等に関し、より詳しくは、例えば、硬水を軟水にするために使用するイオン交換体群等に関する。   The present invention relates to an ion exchanger group and the like, and more specifically, to an ion exchanger group and the like used to make hard water soft water, for example.

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(Ca2+)やマグネシウムイオン(Mg2+)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。 Conventionally, a technique for removing ions from an aqueous solution containing ions using an ion exchange phenomenon by an ion exchanger is known. The method of producing water called "soft water" from which these ions are removed from water called "hard water" containing a lot of calcium ions (Ca 2+ ) and magnesium ions (Mg 2+ ) is called "softening water". It is. For softening water, there is, for example, a method in which hard water is passed through a strongly acidic cation exchanger to remove calcium ions and magnesium ions.

特許文献1には、水分解イオン交換膜において厚みの異なる多孔質陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を加熱処理などにより貼り合せ水分解イオン交換膜を得て、多孔質陽イオン交換膜を陰イオン交換膜より厚くすることにより、膜の体積あたりの硬度成分イオンの吸着容量を増やす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、約10〜100ppmの硬度分を含む原水を、熱再生型イオン交換樹脂を充填した樹脂筒に通水することにより硬度分を吸着、除去するとともに、樹脂筒に熱水を通水することにより熱再生型イオン交換樹脂の再生を行う熱再生型イオン交換樹脂を用いた水処理方法が開示されている。
In Patent Document 1, a porous cation exchange membrane and an anion exchange membrane having different thicknesses in a water-splitting ion exchange membrane are bonded together by heat treatment to obtain a water-splitting ion exchange membrane, and the porous cation exchange membrane is A regenerative water softening device is disclosed that increases the adsorption capacity of hardness component ions per volume of the membrane by making it thicker than the ion exchange membrane.
In Patent Document 2, raw water containing about 10 to 100 ppm of hardness is adsorbed and removed by passing water through a resin cylinder filled with a heat-regenerative ion exchange resin, and hot water is added to the resin cylinder. A water treatment method using a heat regenerative ion exchange resin that regenerates the heat regenerative ion exchange resin by passing water is disclosed.

特開2012−236172号公報JP 2012-236172 A 特開平7−80454号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-80454

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。   However, in the method in which hard water is passed through a strongly acidic cation exchanger to remove calcium ions and magnesium ions, when the strongly acidic cation exchanger is regenerated, these ions are eluted at a high concentration. It is necessary to pass a lot of saline solution or acid solution. Therefore, there is a problem that drainage tends to increase.

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、これらを混合したイオン交換体群の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。   In order to avoid this, for example, there is a method of electrically regenerating the ion exchanger. In this method, a voltage is applied to the ion exchanger, whereby calcium ions and magnesium ions are eluted to regenerate the ion exchanger. In this case, when softening the hard water, a cation exchanger and an anion exchanger are used as the ion exchanger, and the hard water is allowed to flow in the state of an ion exchanger group in which these are mixed. According to this method, the problem that a lot of drainage occurs is less likely to occur, but the following problem may occur.

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。   That is, when soft water is used in an apparatus that generates vibrations, such as a washing apparatus, if the specific gravity of the cation exchanger and the anion exchanger is different, the vibration causes the cation exchanger and the anion exchanger to be separated vertically. It becomes easy to do. When separation occurs, there is a problem that the efficiency of electric regeneration tends to decrease.

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いイオン交換体群等を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-described problems of conventional techniques.
That is, an object of the present invention is to provide an ion exchanger group or the like in which a cation exchanger and an anion exchanger are hardly separated even when subjected to vibration or the like.

かくして本発明によれば、硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群であって、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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採ることを特徴とするイオン交換体群が提供される。   Thus, according to the present invention, a group of ion exchangers used for passing hard water to make soft water, the cation exchanger and the anion exchanger having different specific gravities from each other have an integrated structure and a granular shape. An ion exchanger group is provided that is an aggregate of ion exchangers formed, and the ion exchangers constituting the aggregate take a plurality of shapes.

ここで、構造は、アニオン交換体をカチオン交換体が挟持した構造であることが好ましく、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い。
またカチオン交換体とアニオン交換体とは、混合比がイオン交換容量として1:1〜10:1の範囲内にあることが好ましい。
Here, the structure is preferably a structure in which an anion exchanger is sandwiched between cation exchangers, and the cation exchanger is preferably a weakly acidic cation exchanger.
The mixing ratio of the cation exchanger and the anion exchanger is preferably in the range of 1: 1 to 10: 1 as the ion exchange capacity.

さらに本発明によれば、硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群の製造方法であって、互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する工程と、細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中で混合する工程と、カチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる工程と、固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する工程と、接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する工程と、を含むことを特徴とするイオン交換体群の製造方法が提供される。   Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing an ion exchanger group used for passing hard water into soft water, the step of subdividing a cation exchanger and an anion exchanger having different specific gravities from each other, A step of mixing the cation exchanger and the anion exchanger in the resin solution, a step of solidifying the cation exchanger and the anion exchanger by evaporating the solvent in the resin solution, and a solidified cation exchanger, There is provided a method for producing an ion exchanger group, comprising a step of joining an anion exchanger, and a step of fragmenting the joined cation exchanger and anion exchanger.

またさらに本発明によれば、イオン交換体群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、イオン交換体群を充填する空間を内部に有する外郭部の空間にイオン交換体群を導入する工程と、イオン交換体群に硬水を通水する工程と、を含み、イオン交換体群を導入する工程では、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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群を導入することを特徴とする軟水の製造方法が提供される。   Furthermore, according to the present invention, there is provided a soft water production method for producing soft water by passing hard water through an ion exchanger group, wherein ions are formed in a space of an outer portion having a space filled therein with the ion exchanger group. The step of introducing the exchanger group and the step of passing hard water through the ion exchanger group, and the step of introducing the ion exchanger group, the cation exchanger and the anion exchanger having different specific gravities from each other are integrated. Provided is a method for producing soft water, which is an aggregate of ion exchangers having a granular structure and a granular shape, wherein the ion exchanger constituting the aggregate introduces an ion exchanger group having a plurality of shapes Is done.

ここで、イオン交換体に電圧を印可し、イ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。   Here, it is preferable to further include a step of applying a voltage to the ion exchanger to regenerate the ion exchanger.

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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群に、硬水を通水し軟水にすることを特徴とする洗浄装置が提供される。   Furthermore, according to the present invention, water softening means for treating hard water to soften it, and washing means for washing the object to be cleaned using the soft water, and for vibrating the water softening means when washing the object to be cleaned The water softening means is an aggregate of ion exchangers having a structure in which a cation exchanger and an anion exchanger having different specific gravities are integrated and in a granular shape, and the ion exchange constituting the aggregate There is provided a cleaning device characterized by passing hard water into soft water by passing through a group of ion exchangers having a plurality of shapes.

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いイオン交換体群等を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ion exchanger group etc. which are hard to isolate | separate a cation exchanger and an anion exchanger even if it receives a vibration etc. can be provided.

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。It is the block diagram explaining the outline | summary of the washing | cleaning apparatus to which this Embodiment is applied. 本実施の形態の軟水化手段について説明した図である。It is a figure explaining the water softening means of this Embodiment. (a)〜(f)は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の例を示した概念図である。(A)-(f) is the conceptual diagram which showed the example of the ion exchanger of the structure where the cation exchanger and the anion exchanger were integrated. (a)〜(c)は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の他の例を示した概念図である。(A)-(c) is the conceptual diagram which showed the other example of the ion exchanger of the structure where the cation exchanger and the anion exchanger were integrated. イオン交換体群の製造方法について説明したフローチャートである。It is the flowchart explaining the manufacturing method of the ion exchanger group. 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。It is the flowchart explaining operation | movement of the water softening means. イオン交換体の評価結果についてまとめた図である。It is the figure put together about the evaluation result of the ion exchanger. 本実施例で使用した振動実験装置を示した図である。It is the figure which showed the vibration experiment apparatus used in the present Example.

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。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter, embodiments of the present invention) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. The drawings used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.

(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(Ca2+)およびマグネシウムイオン(Mg2+)の重量(mg)を、炭酸カルシウム(CaCO)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。
(Hard water, soft water)
Whether it is hard water or soft water can be defined by “hardness”. The hardness is obtained by converting the weight (mg) of calcium ions (Ca 2+ ) and magnesium ions (Mg 2+ ) dissolved in 1 L (liter) of water into the concentration of calcium carbonate (CaCO 3 ). In this case, the unit of hardness is (mg / L) or (ppm).

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。   The definition of hard water and soft water may differ depending on the application. For example, when the hardness is 357 or more, it may be defined as hard water, and when it is less than 178, it may be defined as soft water. In this case, when the hardness is 178 or more and less than 357, it may be called intermediate water. Moreover, in the use of drinking water, when the hardness is 300 or more, it is hard water, when it is less than 100, it may be soft water, and when it is 100 or more and less than 300, it may be medium hard water. In the present embodiment, the hardness is adjusted in accordance with the use of the soft water, and the hard water is softened.

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、飲料用に使用した場合も、口当たり等が悪いため、飲料用としても軟水が適している。   Hard water is combined with a detergent or the like, particularly when used in a cleaning device, and as a result, the detergent or the like becomes insoluble or the cleaning power is reduced. On the other hand, soft water is less likely to cause such a phenomenon and is suitable for use in a cleaning apparatus. Further, when tableware or the like is washed with hard water, calcium ions and magnesium ions become compounds when dried, and deposits called watermarks adhere to the tableware and the like. Therefore, it is preferable to use soft water at least in the rinsing stage. In addition, when hard water is used for beverages, for example, it has a poor mouthfeel and is therefore suitable for soft drinks.

(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。
(Cation exchanger, anion exchanger)
In the present embodiment, the cation exchanger is a unit having a cation exchange function, and is, for example, a cation exchange resin (cation exchange resin). However, it is not necessarily a resin, and may be an inorganic material, for example.

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(−SOH)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 )等のカチオンとなっていてもよい。より具体的には、ダウ・ケミカル・カンパニー製のIRC76、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。 As the cation exchanger, any cation exchanger can be used. However, as will be described in detail later, when the cation exchanger is electrically regenerated, it is preferably a weakly acidic cation exchanger rather than a strongly acidic cation exchanger having an exchange group such as a sulfonic acid group (—SO 3 H). In the case of a strongly acidic cation exchanger, calcium ions and magnesium ions are difficult to elute at the time of electric regeneration, and the efficiency of electric regeneration is likely to decrease. Examples of the weakly acidic cation exchanger include those having a carboxyl group (—COOH) as an exchange group. Moreover, it may be a cation such as a metal ion or an ammonium ion (NH 4 + ) instead of the hydrogen ion (H + ) which is a counter ion of the carboxyl group. More specifically, weakly acidic cation exchange resins (weakly acidic cation exchange resins) such as IRC76 and FPC3500 manufactured by Dow Chemical Company can be exemplified.

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。   In the present embodiment, the anion exchanger is a unit having an anion exchange function, for example, an anion exchange resin (anion exchange resin). However, like the cation exchanger, it is not necessarily a resin, and may be, for example, an inorganic material.

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、ダウ・ケミカル・カンパニー製の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。   In the case of an anion exchanger, any anion exchanger can be used. However, when the anion exchanger is electrically regenerated like the cation, it is preferably a weakly basic anion exchanger. Examples of the weakly basic anion exchanger include those having a tertiary amino group as a functional group. More specifically, weakly basic anion exchange resins (weakly basic anion exchange resins) such as IRA98 and IRA67 manufactured by Dow Chemical Company can be exemplified.

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。   Next, a cleaning apparatus to which the exemplary embodiment is applied will be described with reference to the drawings.

<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に振動を及ぼす洗浄手段3とを備える。
<Overview of cleaning device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a cleaning apparatus 1 to which the present embodiment is applied.
The cleaning device 1 shown in the figure is a water softening means 2 that is an example of a water softening device that processes hard water to soften it, and uses soft water to clean the object to be cleaned, and to soften the object when the object to be cleaned is cleaned. And a cleaning means 3 that exerts vibration on the means.

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。   The cleaning device 1 is not particularly limited as long as it is a device for cleaning an object to be cleaned. However, the water softening means 2 of the present embodiment can be suitably used when the apparatus generates vibration when cleaning the object to be cleaned. More specifically, the washing apparatus 1 is, for example, a washing apparatus (washing machine) or a dish washing apparatus (tableware washing machine, dishwasher). In this case, the objects to be cleaned are clothes and tableware, respectively. Note that the cleaning apparatus 1 is not limited to this, and may be, for example, a high-pressure cleaning machine, a car washing machine, a vehicle cleaning apparatus, or the like.

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が一体化し、複数の粒状形状を採るイオン交換体からなるイオン交換体群が内部に充填されており、このイオン交換体群に硬水を通水する。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)や次亜塩素酸イオン(ClO)、炭酸イオン(CO 2−)、硫酸イオン(SO 2−)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。 Although the water softening means 2 will be described in detail later, the cation exchanger and the anion exchanger are integrated, and an ion exchanger group consisting of ion exchangers having a plurality of granular shapes is filled therein, and this ion exchanger Pass hard water through the group. Then, cations containing calcium ions and magnesium ions in hard water are removed by exchanging with counter ions of the cation exchanger. Moreover, the anion in hard water is removed by exchanging with the counter ion of the anion exchanger. In this case, examples of the anion include chlorine ion (Cl ), hypochlorite ion (ClO ), carbonate ion (CO 3 2− ), and sulfate ion (SO 4 2− ). Therefore, hard water can be made into soft water by this. The water softening means 2 can electrically regenerate the cation exchanger and the anion exchanger as will be described in detail later.

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。   The cleaning unit 3 is a functional unit that actually cleans an object to be cleaned in the cleaning apparatus 1. As the cleaning means 3, a known structure can be used.

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。   For example, when the washing means 3 is a washing apparatus, clothes to be washed are put into the washing tub together with soft water and detergent, and the propeller (pulsator) is rotated by a driving source such as a motor. And the washing | cleaning is performed with the water flow which arises by this, and the stain | pollution | contamination adhering to clothes etc. can be removed.

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。   When the cleaning means 3 is a dishwashing apparatus, the tableware or the like to be cleaned is arranged in the cleaning tank and the detergent is put in. Then, soft water is sent out by a pump while being heated by a heater or the like, and sprayed from a cleaning nozzle. And the washing | cleaning is performed with the water flow which arises by this, and the stain | pollution | contamination adhering to tableware etc. can be removed.

<軟水化手段の説明>
次に軟水化手段2についてさらに詳細に説明を行なう。
図2は、本実施の形態の軟水化手段2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、カチオン交換体Cとアニオン交換体Aとが一体化し、複数の粒状形状を採るイオン交換体からなるイオン交換体群をMとして図示している。
<Description of water softening means>
Next, the water softening means 2 will be described in more detail.
FIG. 2 is a diagram for explaining the water softening means 2 of the present embodiment.
The illustrated water softening means 2 includes an outer shell portion 21 constituting an outer shell of the water softening means 2 and an electrode portion 24 for applying a voltage to the cation exchanger and the anion exchanger. Further, although not constituting the water softening means 2 of the present embodiment, the ion exchanger group consisting of ion exchangers in which the cation exchanger C and the anion exchanger A are integrated and take a plurality of granular shapes is denoted as M. It is shown.

外殻部21は、イオン交換体群Mを充填するための空間Kを内部に有する。外殻部21は、このイオン交換体群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。   The outer shell 21 has a space K for filling the ion exchanger group M therein. The outer shell 21 is a processing tower (processing tank, reaction tank) for removing calcium ions and magnesium ions contained in hard water by the ion exchanger group M. The outer shell portion 21 is made of, for example, stainless steel as a material, but is not limited thereto, and may be a resin or the like. Further, the shape of the outer shell portion 21 is not particularly limited, but in the present embodiment, for example, a substantially cylindrical shape is used.

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イオン交換体群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。   An inlet 21a for introducing hard water is provided at the lower part of the outer shell part 21, and an outlet 21b for discharging the soft water generated after the hard water is processed is provided at the upper part of the outer shell part 21. According to the present embodiment, the hard water is introduced from the lower part of the outer shell part 21 into the outer shell part 21 through the inlet 21a, and circulates in the outer shell part 21 from the lower part to the upper part. And it contacts the ion exchanger group M in the process of distribution. At that time, cations and anions containing calcium ions and magnesium ions contained in the hard water are removed and softened. And the produced | generated soft water is discharged | emitted from the upper part of the outer shell part 21 to the exterior of the outer shell part 21 through the discharge port 21b.

電極部24は、カチオン交換体Cおよびアニオン交換体A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C、アニオン交換体A、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。このときカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとが接する箇所で水が分解し、発生した水素イオン(H)が、カチオン交換体C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A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Cおよびアニオン交換体Aの電気再生を行なうことができる。 The electrode portion 24 applies a voltage to regenerate the cation exchanger C and the anion exchanger A. In the present embodiment, the electrode portion 24 is composed of a plate-like anode 24a and a cathode 24b, and can apply a DC voltage from a DC power source (not shown). At this time, the cation exchanger C, the anion exchanger A, and water exist between the anode 24a and the cathode 24b, and a DC voltage acts on them. At this time, water is decomposed at the place where the cation exchanger C and the anion exchanger A are in contact with each other, and the generated hydrogen ions (H + ) elute calcium ions and magnesium ions adsorbed on the cation exchanger C. Similarly generated hydroxide ions (OH ) elute the anions adsorbed on the anion exchanger A. Thereby, electric regeneration of the cation exchanger C and the anion exchanger A can be performed.

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。   The electrode part 24 is not particularly limited as long as it is made of a conductive and chemically stable material. For example, a noble metal such as carbon or platinum can be used.

上記の洗浄装置1の場合、洗浄手段3は、プロペラやポンプが作動することにより振動を発生させる。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。   In the case of the cleaning device 1 described above, the cleaning unit 3 generates vibrations when a propeller or a pump is operated. This vibration propagates to the water softening means 2. At this time, if the specific gravity of the cation exchanger and the anion exchanger are different from each other, the cation exchanger and the anion exchanger may be separated due to the difference in specific gravity. That is, one of the cation exchanger and the anion exchanger having a higher specific gravity moves downward, and the other moves upward. As a result, the cation exchanger and the anion exchanger are vertically separated. In the present embodiment, “the specific gravity is different” means that the weight per unit volume is different between the cation exchanger and the anion exchanger in the water-containing state, and the specific gravity of the both has a difference of 1% or more. It can be determined that the specific gravity is different.

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、カチオン交換体とアニオン交換体を以下の構成とし、この現象を抑制している。
When separation of the cation exchanger and the anion exchanger occurs, hydrogen ions (H + ) for eluting calcium ions and magnesium ions adsorbed on the cation exchanger are less likely to be generated during electric regeneration. As a result, the efficiency of electrical regeneration tends to decrease.
Therefore, in the present embodiment, the cation exchanger and the anion exchanger are configured as follows to suppress this phenomenon.

<イオン交換体群の説明>
本実施の形態では、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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採るイオン交換体群を使用して硬水を軟水化する。
ここで「カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造」とは、カチオン交換体とアニオン交換体とが接点を持ち、分離が困難な状態を指す。また「イオン交換体」とは、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなす構造体の1つ1つを言う。また「イオン交換体群」とは、この1つ1つのイオン交換体が多数集まることで構成されるものを意味する。
<Description of ion exchanger group>
In the present embodiment, a cation exchanger and an anion exchanger having a specific gravity different from each other form an integrated structure of an ion exchanger having a granular shape, and a plurality of ion exchangers constituting the aggregate are a plurality of ion exchangers. Hard water is softened using a group of ion exchangers having a shape.
Here, the “structure in which the cation exchanger and the anion exchanger are integrated” refers to a state in which the cation exchanger and the anion exchanger have a contact point and are difficult to separate. The “ion exchanger” refers to each of the structures having a structure in which a cation exchanger and an anion exchanger are integrated. The “ion exchanger group” means a group constituted by a large number of these ion exchangers gathered one by one.

図3(a)〜(f)は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の例を示した概念図である。
このうち図3(a)は、直方体状のカチオン交換体Cと直方体状のアニオン交換体Aとが接点として平面上の接合面Zを有して一体化している場合を示している。
FIGS. 3A to 3F are conceptual diagrams illustrating an example of an ion exchanger having a structure in which a cation exchanger and an anion exchanger are integrated.
Among these, FIG. 3A shows a case where the rectangular parallelepiped cation exchanger C and the rectangular parallelepiped anion exchanger A have a flat joint surface Z as a contact and are integrated.

また図3(b)は、半球状のカチオン交換体Cと半球状のアニオン交換体Aとが接点として平面上の接合面Zを有して一体化している場合を示している。   FIG. 3B shows a case where the hemispherical cation exchanger C and the hemispherical anion exchanger A have a planar joining surface Z as a contact point and are integrated.

さらに図3(c)は、錐状のカチオン交換体Cと錐状のアニオン交換体Aとが接点として平面上の接合面Zを有して一体化している場合を示している。   Further, FIG. 3C shows a case where the cone-shaped cation exchanger C and the cone-shaped anion exchanger A are integrated with a flat junction surface Z as a contact.

さらに図3(d)は、面取りがされた直方体状のカチオン交換体Cと同様に面取りがされた直方体状のアニオン交換体Aとが接点として平面上の接合面Zを有して一体化している場合を示している。   Further, FIG. 3 (d) shows that the chamfered rectangular parallelepiped cation exchanger C and the chamfered rectangular parallelepiped anion exchanger A are integrated with a flat joint surface Z as a contact point. Shows the case.

また図3(e)は、カチオン交換体Cとアニオン交換体Aとの接合面Zを、図3(a)の場合に対し変更した場合を示している。   Moreover, FIG.3 (e) has shown the case where the joining surface Z of the cation exchanger C and the anion exchanger A is changed with respect to the case of Fig.3 (a).

さらに図3(f)は、カチオン交換体Cとアニオン交換体Aとの接合面Zを、図3(a)の場合に対し曲面に変更した場合を示している。   Furthermore, FIG.3 (f) has shown the case where the joining surface Z of the cation exchanger C and the anion exchanger A is changed into the curved surface with respect to the case of Fig.3 (a).

このように上記イオン交換体を構成するカチオン交換体Cやアニオン交換体Aの形状は、球状、直方体状、錐状(円錐状、四角錐状等)など限定されるものではなく、またカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとは、同一の形状でなくともよい。さらにカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとの接点は、両者の接合の強度の観点から面状であることが好ましく、この場合、平面状であっても曲面状であってもよい。   Thus, the shape of the cation exchanger C and the anion exchanger A constituting the ion exchanger is not limited to a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, a cone shape (conical shape, quadrangular pyramid shape, etc.), and cation exchange is not limited. The body C and the anion exchanger A do not have to have the same shape. Furthermore, the contact point between the cation exchanger C and the anion exchanger A is preferably planar from the viewpoint of the strength of bonding between them, and in this case, it may be planar or curved.

また「粒状形状」とは、図3に例示したような構造において、カチオン交換体Cとアニオン交換体Aの接点であるそれぞれ2つの接合面Zの面積の和が、外部に露出している面の面積の和よりも小さいと、言い換えることもできる。これによれば、「粒状形状」とは、膜状、シート状、フィルム状の形態を除外する形態であると言える。   In addition, the “granular shape” is a surface in which the sum of the areas of the two joint surfaces Z that are the contact points of the cation exchanger C and the anion exchanger A is exposed to the outside in the structure illustrated in FIG. In other words, it is smaller than the sum of the areas. According to this, it can be said that the “granular shape” is a form excluding a film form, a sheet form, and a film form.

さらに「集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採る」とは、上記イオン交換体が、少なくとも2種類の形状を有することを意味する。   Further, “the ion exchanger constituting the aggregate takes a plurality of shapes” means that the ion exchanger has at least two types of shapes.

また図3の例では、1つのカチオン交換体と1つのアニオン交換体とが接合して一体化していたが、これに限られるものではない。   In the example of FIG. 3, one cation exchanger and one anion exchanger are joined and integrated, but the present invention is not limited to this.

図4(a)〜(c)は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の他の例を示した概念図である。   4A to 4C are conceptual diagrams showing other examples of an ion exchanger having a structure in which a cation exchanger and an anion exchanger are integrated.

このうち図4(a)は、直方体状の1つのアニオン交換体Aを直方体状の2つのカチオン交換体Cが挟持し、接点として平面上の接合面Z1、Z2を有して一体化している場合を示している。   In FIG. 4 (a), one rectangular parallelepiped anion exchanger A is sandwiched by two rectangular parallelepiped cation exchangers C, and they are integrated with planar joining surfaces Z1 and Z2 as contacts. Shows the case.

また図4(b)は、球の一部の形状を有する1つのアニオン交換体Aを半球状の2つのカチオン交換体Cが挟持し、接点として平面上の接合面Z1、Z2を有して一体化している場合を示している。   FIG. 4B shows that one anion exchanger A having a shape of a part of a sphere is sandwiched by two hemispherical cation exchangers C, and have planar joining surfaces Z1 and Z2 as contact points. The case where it unites is shown.

さらに図4(c)は、錐状の1つのカチオン交換体Cを錐状の2つのアニオン交換体Aとが接点として平面上の接合面Z1、Z2を有して一体化している場合を示している。   Further, FIG. 4 (c) shows a case where one cone-shaped cation exchanger C and two cone-shaped anion exchangers A have contact surfaces Z1 and Z2 on a plane as a contact and are integrated. ing.

なお上記イオン交換体を構成するカチオン交換体Cやアニオン交換体Aの形状は、図3の場合と同様に、限定されるものではなく、さらにカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとは、同一の形状でなくともよい。またカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとの接点は、図3の場合と同様に、平面状、曲面状等の面状であることが好ましい。   The shapes of the cation exchanger C and the anion exchanger A constituting the ion exchanger are not limited as in the case of FIG. 3, and the cation exchanger C and the anion exchanger A are the same. It does not have to be a shape. Further, the contact point between the cation exchanger C and the anion exchanger A is preferably a planar shape such as a planar shape or a curved surface shape as in the case of FIG.

なおカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとは、混合比がイオン交換容量として1:1〜10:1の範囲内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より、良好な電気再生が可能となる。   The cation exchanger C and the anion exchanger A preferably have a mixing ratio in the range of 1: 1 to 10: 1 as an ion exchange capacity. By mixing both exchangers within this range, good electric regeneration can be achieved.

以上、図3、図4で示したようにカチオン交換体Cとアニオン交換体Aとが一体化した構造とすることで、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一体化して移動するため、カチオン交換体Cとアニオン交換体A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。   As described above, the cation exchanger C and the anion exchanger A are integrated as shown in FIG. 3 and FIG. 4, so that the cation exchanger and the water softening means 2 are not affected by vibration from the cleaning device 1. Since the anion exchanger moves integrally, the cation exchanger C and the anion exchanger A are difficult to separate. As a result, the efficiency of electrical regeneration is unlikely to decrease.

また本実施の形態のイオン交換体は、粒状形状としている。そのためカチオン交換体とアニオン交換体を膜状、シート状、フィルム状として一体化する場合よりも単位重量あたりの表面積が大きい。このためカチオン交換体やアニオン交換体によるカチオンやアニオンの吸着時あるいは電気再生時に速度の大きいイオン交換が可能であるとともに、電気再生時において導電率が向上しやすくなり、電気再生の効率がより向上しやすくなる。   Further, the ion exchanger of the present embodiment has a granular shape. Therefore, the surface area per unit weight is larger than the case where the cation exchanger and the anion exchanger are integrated as a film, a sheet, or a film. For this reason, high-speed ion exchange is possible during adsorption of cations and anions by cation exchangers and anion exchangers or during electrical regeneration, and electrical conductivity is easily improved during electrical regeneration, further improving the efficiency of electrical regeneration. It becomes easy to do.

また図4で示したようにアニオン交換体Aをカチオン交換体Cが挟持した構造とすることで、接合面の面積が2倍となる。電気再生時の効率は、接合面の大きさが大きいほど向上するため、図4の形態によれば、電気再生の効率がより向上しやすくなる。   In addition, as shown in FIG. 4, the anion exchanger A has a structure in which the cation exchanger C is sandwiched, so that the area of the joint surface is doubled. Since the efficiency at the time of electric regeneration increases as the size of the joint surface increases, according to the embodiment of FIG. 4, the efficiency of electric regeneration becomes easier to improve.

<イオン交換体群の製造方法の説明>
次にイオン交換体の製造方法の説明を行なう。
図5は、イオン交換体群の製造方法について説明したフローチャートである。
まず互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する(ステップ101)。細分化としては、例えば、粉砕を行なう方法を採用することができるが、これに限られるものではなく、カッター等で切断を行なってもよい。
<Description of production method of ion exchanger group>
Next, the manufacturing method of an ion exchanger is demonstrated.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the ion exchanger group.
First, cation exchangers and anion exchangers having different specific gravities are subdivided (step 101). As the subdivision, for example, a method of pulverization can be adopted, but the method is not limited to this, and cutting may be performed with a cutter or the like.

次に細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ別々の樹脂溶液中で混合する(ステップ102)。本実施の形態では、樹脂として例えば、エチレンビニルアルコール共重合体ポリマーを使用することができ、この樹脂を溶解する溶媒としてジメチルアセトアミドを使用することができる。そしてこの両者を混合し樹脂溶液とする。   Next, the fragmented cation exchanger and anion exchanger are mixed in separate resin solutions (step 102). In the present embodiment, for example, an ethylene vinyl alcohol copolymer polymer can be used as the resin, and dimethylacetamide can be used as a solvent for dissolving the resin. Then, both are mixed to obtain a resin solution.

そしてカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる(ステップ103)。本実施の形態では、固化させることでカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれフィルム状とする。   Then, the cation exchanger and the anion exchanger are solidified by evaporating the solvent in the resin solution, respectively (step 103). In the present embodiment, the cation exchanger and the anion exchanger are each formed into a film by solidifying.

次に固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する(ステップ104)。本実施の形態では、フィルム状となったそれぞれのカチオン交換体とアニオン交換体を重ね合わせ、例えば、圧着や熱圧着を行なうことで接合する。なお図3に例示したイオン交換体を製造するためには、フィルム状となったカチオン交換体とアニオン交換体をそれぞれ1枚ずつ接合すればよい。また図4に例示したイオン交換体を製造するためには、フィルム状となったアニオン交換体をフィルム状となった2枚のカチオン交換体で挟持させ、接合すればよい。   Next, the solidified cation exchanger and anion exchanger are joined (step 104). In the present embodiment, the respective cation exchangers and anion exchangers that are formed into a film are superposed and bonded by, for example, pressure bonding or thermocompression bonding. In order to manufacture the ion exchanger illustrated in FIG. 3, a film-like cation exchanger and an anion exchanger may be joined one by one. In order to manufacture the ion exchanger illustrated in FIG. 4, the anion exchanger formed in a film shape may be sandwiched between two cation exchangers formed in a film shape and joined.

さらに接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する(ステップ105)。細分化としては、ステップ101と同様に、粉砕やカッター等による切断による方法を採用することができる。   Further, the joined cation exchanger and anion exchanger are subdivided (step 105). As the subdivision, a method by crushing or cutting with a cutter or the like can be employed as in step 101.

以上のような工程で、本実施の形態のイオン交換体群を製造することができる。   Through the steps as described above, the ion exchanger group of the present embodiment can be manufactured.

<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6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および図6を使用して、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。
<Description of operation of water softening means>
Next, the operation of the water softening means 2 will be described.
FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the water softening means 2.
Hereinafter, the operation of the water softening means 2 (method for producing soft water) will be described with reference to FIGS. 2 and 6.

まず外殻部21の内部の空間Kにイオン交換体群を導入する(ステップ201)。   First, an ion exchanger group is introduced into the space K inside the outer shell portion 21 (step 201).

次に外殻部21の導入口21aから硬水を導入し、イオン交換体群に硬水を通水する(ステップ202)。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。   Next, hard water is introduced from the inlet 21a of the outer shell portion 21, and the hard water is passed through the ion exchanger group (step 202). Thereby, the hard water is softened, and the generated soft water is discharged from the discharge port 21b.

次に処理を終了するか否かを判断する(ステップ203)。そして処理を終了する場合(ステップ203でYes)、硬水の通水を停止することで処理を終了する。   Next, it is determined whether or not to end the processing (step 203). And when a process is complete | finished (it is Yes at step 203), a process is complete | finished by stopping water flow of hard water.

一方、処理を終了しない場合(ステップ203でNo)、定期的にイ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204)。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。   On the other hand, when the process is not terminated (No in step 203), it is determined whether or not the ion exchanger needs to be regenerated periodically (step 204). This can be determined, for example, by measuring the concentration of calcium ions or magnesium ions contained in the soft water discharged from the discharge port 21b or by measuring the electrical conductivity.

そしてイオン交換体の再生を行なう必要がない場合(ステップ204でNo)、ステップ202に再び戻る。   If it is not necessary to regenerate the ion exchanger (No in step 204), the process returns to step 202 again.

一方、イオン交換体の再生を行なう必要があった場合(ステップ204でYes)、外殻部21への硬水の導入を停止する(ステップ205)。   On the other hand, when it is necessary to regenerate the ion exchanger (Yes in Step 204), the introduction of hard water into the outer shell portion 21 is stopped (Step 205).

そして電極部24に直流電圧を印可することで、イオン交換体に電圧を印可し、イオン交換体の再生を行なう(ステップ206)。なおこのとき外殻部21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。またイオン交換体の洗浄を行なうことが好ましい。   Then, by applying a DC voltage to the electrode part 24, a voltage is applied to the ion exchanger, and the ion exchanger is regenerated (step 206). At this time, the water in the outer shell portion 21 is discharged from a drain or the like (not shown) and discarded. It is preferable to clean the ion exchanger.

イオン交換体の再生後は、ステップ202に戻り、軟水化手段2の動作を再開する。   After regeneration of the ion exchanger, the process returns to step 202 and the operation of the water softening means 2 is resumed.

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。
また以上詳述したイオン交換体におけるカチオン交換体とアニオン交換体の組み合わせは、図3や図4に例示したものに限られるものではなく、2つ以上のカチオン交換体と2つ以上のアニオン交換体とが接合していてもよい。
In addition, although the water softening means 2 explained in full detail above was incorporated in the washing | cleaning apparatus 1, you may install in the exterior of the washing | cleaning apparatus 1. FIG.
In addition, the combination of the cation exchanger and the anion exchanger in the ion exchanger described in detail above is not limited to those illustrated in FIG. 3 and FIG. 4, but two or more cation exchangers and two or more anion exchanges. The body may be joined.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited by these Examples, unless the summary is exceeded.

(実施例1)
〔イオン交換体群の作製〕
カチオン交換体として弱酸性カチオン交換樹脂であるダウ・ケミカル・カンパニー製のIRC76を用意し、これを概ね150μm〜250μmの大きさになるように粉砕した。そして粉砕した弱酸性カチオン交換樹脂を、樹脂であるエチレンビニルアルコール共重合体ポリマーと重量比が3:1となるように混合した。次にこの混合物を固形分濃度10wt%となるように溶媒であるジメチルアセトアミドに溶解させ、樹脂溶液を作製した。そしてこの樹脂溶液をガラス板上に展開した後、乾燥させて厚さ200μmのフィルムとした。以後、これをフィルムCとする。
(Example 1)
[Production of ion exchanger group]
As a cation exchanger, IRC76 manufactured by Dow Chemical Company, which is a weakly acidic cation exchange resin, was prepared and pulverized so as to have a size of about 150 μm to 250 μm. The pulverized weakly acidic cation exchange resin was mixed with the ethylene vinyl alcohol copolymer polymer as a resin so that the weight ratio was 3: 1. Next, this mixture was dissolved in dimethylacetamide as a solvent so as to have a solid content concentration of 10 wt% to prepare a resin solution. The resin solution was spread on a glass plate and then dried to form a film having a thickness of 200 μm. Hereinafter, this is referred to as film C.

アニオン交換体として弱塩基性アニオン交換樹脂であるダウ・ケミカル・カンパニー製のIRA98を用意し、これを概ね150μm〜250μmの大きさになるように粉砕した。そして粉砕した弱塩基性アニオン交換樹脂を、樹脂であるエチレンビニルアルコール共重合体ポリマーと重量比が3:1となるように混合した。次にこの混合物を固形分濃度10wt%となるように溶媒であるジメチルアセトアミドに溶解させ、樹脂溶液を作製した。そしてこの樹脂溶液をガラス板上に展開した後、乾燥させて厚さ200μmのフィルムとした。以後、これをフィルムAとする。   As an anion exchanger, IRA 98 manufactured by Dow Chemical Company, which is a weakly basic anion exchange resin, was prepared and pulverized to a size of about 150 μm to 250 μm. The pulverized weakly basic anion exchange resin was mixed with the ethylene vinyl alcohol copolymer polymer as a resin so that the weight ratio was 3: 1. Next, this mixture was dissolved in dimethylacetamide as a solvent so as to have a solid content concentration of 10 wt% to prepare a resin solution. The resin solution was spread on a glass plate and then dried to form a film having a thickness of 200 μm. Hereinafter, this is referred to as film A.

フィルムAとフィルムCとを重ね合せた後、80℃で熱圧着を行うことで接合し、厚さ300μmのイオン交換体シートを得た。これをシートACとする。また1枚のシートAに2枚のシートCを狭持するように重ね合せ、同じく80℃で熱圧着を行うことで接合し、厚み450μmのイオン交換体シートを得た。これをシートCACとする。   After superimposing film A and film C, they were bonded by thermocompression bonding at 80 ° C. to obtain an ion exchanger sheet having a thickness of 300 μm. This is a sheet AC. In addition, two sheets C were overlapped on one sheet A and joined together by thermocompression bonding at 80 ° C. to obtain an ion exchanger sheet having a thickness of 450 μm. This is a sheet CAC.

得られたシートACおよびシートCACを、一辺がおよそ1mm〜2mmの正方形状となるようにカッターで切り刻んだ。これをそれぞれイオン交換体群ACおよびイオン交換体群CACとする。イオン交換体群ACおよびイオン交換体群CACのそれぞれのイオン交換体が、1.5mm×1.5mm×0.3mm、および1.5mm×1.5mm×0.45mmの寸法を有する直方体と仮定すると、これらの表面積は、それぞれ6.3mm、および7.2mmとなる。 The obtained sheet AC and sheet CAC were chopped with a cutter so that each side had a square shape of about 1 mm to 2 mm. These are respectively referred to as an ion exchanger group AC and an ion exchanger group CAC. Assume that the ion exchangers of the ion exchanger group AC and the ion exchanger group CAC are rectangular parallelepipeds having dimensions of 1.5 mm × 1.5 mm × 0.3 mm and 1.5 mm × 1.5 mm × 0.45 mm. Then, these surface area becomes 6.3 mm 2, and 7.2 mm 2, respectively.

〔イオン交換体群による軟水化試験〕
イオン交換体群ACとイオン交換体群CACを、別々に図2で示した軟水化手段2に入れ、251ppmの標準硬水を室温で通水した。排出口21bから排出された水の硬度を測定したところイオン交換体群ACおよびイオン交換体群CACの場合で、それぞれ87ppm、および32ppmであり、硬度除去率は、それぞれ65.5%、および87.3%であった。図7にその結果を示す。よってこれにより良好に軟水化が行なわれたと判断した。
[Water softening test by ion exchanger group]
The ion exchanger group AC and the ion exchanger group CAC were separately put into the water softening means 2 shown in FIG. 2, and 251 ppm of standard hard water was passed through at room temperature. When the hardness of the water discharged from the discharge port 21b was measured, it was 87 ppm and 32 ppm, respectively, in the case of the ion exchanger group AC and the ion exchanger group CAC, and the hardness removal rates were 65.5% and 87 respectively. 3%. FIG. 7 shows the result. Therefore, it was judged that water softening was performed satisfactorily.

〔イオン交換体の再生試験〕
イオン交換体群ACとイオン交換体群CACを、別々に図2で示した軟水化手段2に入れ、250ppmの標準硬水を通水しながら、陽極24aと陰極24bとの間に電圧を印可して、0.5Aの電流を流した。排出口21bから排出された水の硬度を測定したところ、初期は300ppm〜400ppmの硬度であったが、イオン交換体群ACの場合で、約30分後、イオン交換体群CACの場合で、約20分後に硬度は250ppmでほぼ一定となった。よってこの時点で吸着した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の溶離が完了したと判定した。
[Regeneration test of ion exchanger]
The ion exchanger group AC and the ion exchanger group CAC are separately put into the water softening means 2 shown in FIG. 2, and a voltage is applied between the anode 24a and the cathode 24b while flowing standard hard water of 250 ppm. Then, a current of 0.5 A was passed. When the hardness of the water discharged from the discharge port 21b was measured, the initial hardness was 300 ppm to 400 ppm. In the case of the ion exchanger group AC, about 30 minutes later, in the case of the ion exchanger group CAC, After about 20 minutes, the hardness was almost constant at 250 ppm. Therefore, it was determined that elution of calcium ions and magnesium ions, which are the hardness components adsorbed at this time, was completed.

〔イオン交換体の吸着速度試験〕
イオン交換体群AC4gを、250ppmの標準硬水200mL中に投入した。そして10分後の硬度を測定したところ、87ppmであった。よってこれにより良好に吸着が行なわれたと判断した。
[Ion exchanger adsorption rate test]
4 g of ion exchanger group AC was put into 200 mL of 250 ppm standard hard water. And when the hardness after 10 minutes was measured, it was 87 ppm. Therefore, it was judged that this resulted in good adsorption.

〔イオン交換体群の分離試験〕
図8は、本実施例で使用した振動実験装置50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の中にイオン交換体群ACやイオン交換体群CACをそれぞれ充填した。
そしてイオン交換水Wを加えて、バイアル瓶51をバイアル蓋56により密閉した。
[Ion exchanger group separation test]
FIG. 8 is a diagram showing the vibration experiment apparatus 50 used in the present embodiment.
The illustrated vibration experiment apparatus 50 simulates the structure of the water softening means 2 shown in FIG. That is, a 100 mL vial 51 was used as the one corresponding to the outer shell 21, and the vial 51 was filled with the ion exchanger group AC and the ion exchanger group CAC.
Then, ion exchange water W was added, and the vial 51 was sealed with a vial lid 56.

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8で示す振動を加える前の状態と変化がなかった。
Next, the vibration experimental apparatus 50 was vibrated for 3 minutes by an automatic lab mixer HM-10H which is a shaker manufactured by AS ONE Corporation.
Then, the vibration experimental apparatus 50 was left still for 30 minutes, and the separation state of the cation exchanger and the anion exchanger was visually observed. As a result, the cation exchanger and the anion exchanger were not separated, and there was no change from the state before applying the vibration shown in FIG.

(比較例1)
〔イオン交換体の吸着速度試験〕
実施例1のシートACを、切り刻むことをせず使用した。この状態でシートACは、一辺がおよそ12cmのシート形状であり、重量が約4gであった。
それを、250ppmの標準硬水200mL中に別々に投入した。そして10分後の硬度を測定したところ、195ppmであり、硬度除去率は、22.0%であった。図7にその結果を示す。この結果から、実施例1と比較して粒状形状でなくシート形状とすると硬度成分の吸着がより遅いことがわかる。
(Comparative Example 1)
[Ion exchanger adsorption rate test]
The sheet AC of Example 1 was used without chopping. In this state, the sheet AC has a sheet shape with a side of about 12 cm and a weight of about 4 g.
It was poured separately into 200 mL of 250 ppm standard hard water. When the hardness after 10 minutes was measured, it was 195 ppm and the hardness removal rate was 22.0%. FIG. 7 shows the result. From this result, it can be seen that the adsorption of the hardness component is slower when the sheet shape is used instead of the granular shape as compared with Example 1.

(比較例2)
〔カチオン交換体とアニオン交換体の分離試験〕
実施例1で使用したカチオン交換体とアニオン交換体を、概ね150μm〜250μmの大きさになるように粉砕し、これを重量比で1:1になるように混合した。即ち、カチオン交換体とアニオン交換体とは一体化せず、ばらばらの状態である。そしてこれを図8で示した振動実験装置50に充填し、イオン交換水Wを加えて、バイアル瓶51をバイアル蓋56により密閉した。
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た。この場合、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が移動し、上部に比重がより小さいアニオン交換体が移動して、上下二層の構造となった。
(Comparative Example 2)
[Separation test of cation exchanger and anion exchanger]
The cation exchanger and anion exchanger used in Example 1 were pulverized so as to have a size of about 150 μm to 250 μm, and mixed so as to have a weight ratio of 1: 1. That is, the cation exchanger and the anion exchanger are not integrated and are in a disjoint state. Then, this was filled in the vibration experimental apparatus 50 shown in FIG. 8, ion-exchanged water W was added, and the vial 51 was sealed with the vial lid 56.
And like Example 1, after adding vibration and leaving still, the separation state of a cation exchanger and an anion exchanger was observed visually. As a result, the cation exchanger and the anion exchanger were separated vertically. In this case, the cation exchanger having a higher specific gravity moved to the lower portion of the vial 51 and the anion exchanger having a lower specific gravity moved to the upper portion, resulting in a two-layer structure.

1…洗浄装置、2…軟水化手段、3…洗浄手段、21…外殻部、24…電極部、C…カチオン交換体、A…アニオン交換体、Z…接合面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cleaning apparatus, 2 ... Water softening means, 3 ... Cleaning means, 21 ... Outer shell part, 24 ... Electrode part, C ... Cation exchanger, A ... Anion exchanger, Z ... Joining surface

Claims (8)

硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群であって、
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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体は複数の形状を採ることを特徴とするイオン交換体群。
A group of ion exchangers used to pass hard water into soft water,
A cation exchanger and an anion exchanger having a specific gravity different from each other are integrated into a granular shape and an aggregate of ion exchangers, and the ion exchanger constituting the aggregate has a plurality of shapes. An ion exchanger group characterized by the following.
前記構造は、前記アニオン交換体を前記カチオン交換体が挟持した構造であることを特徴とする請求項1に記載のイオン交換体群。   The ion exchanger group according to claim 1, wherein the structure is a structure in which the anion exchanger is sandwiched between the cation exchangers. 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または2に記載のイオン交換体群。   The ion exchanger group according to claim 1, wherein the cation exchanger is a weakly acidic cation exchanger. 前記カチオン交換体と前記アニオン交換体とは、混合比がイオン交換容量として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3の何れか1項に記載のイオン交換体群。   The ion according to any one of claims 1 to 3, wherein a mixing ratio of the cation exchanger and the anion exchanger is within a range of 1: 1 to 10: 1 as an ion exchange capacity. Exchanger group. 硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群の製造方法であって、
互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する工程と、
細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中で混合する工程と、
カチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ前記樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる工程と、
固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する工程と、
接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する工程と、
を含むことを特徴とするイオン交換体群の製造方法。
A method for producing an ion exchanger group used for passing hard water into soft water,
Subdividing a cation exchanger and an anion exchanger having different specific gravities from each other;
Mixing the fragmented cation exchanger and anion exchanger in a resin solution,
Solidifying the cation exchanger and the anion exchanger by evaporating the solvent in the resin solution, respectively;
Joining the solidified cation exchanger and the anion exchanger;
Subdividing the joined cation exchanger and anion exchanger;
A process for producing an ion exchanger group, comprising:
イオン交換体群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、
前記イオン交換体群を充填する空間を内部に有する外郭部の当該空間に当該イオン交換体群を導入する工程と、
前記イオン交換体群に前記硬水を通水する工程と、
を含み、
前記イオン交換体群を導入する工程では、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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群を導入することを特徴とする軟水の製造方法。
A soft water production method for producing soft water by passing hard water through an ion exchanger group,
Introducing the ion exchanger group into the space of the outer portion having a space filled with the ion exchanger group inside;
Passing the hard water through the ion exchanger group;
Including
In the step of introducing the ion exchanger group, a cation exchanger and an anion exchanger having a specific gravity different from each other form an integrated structure of an ion exchanger having a granular shape and constitute the aggregate. A method for producing soft water, characterized in that an ion exchanger group in which the ion exchanger takes a plurality of shapes is introduced.
前記イオン交換体に電圧を印可し、当該イ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6に記載の軟水の製造方法。   The method for producing soft water according to claim 6, further comprising a step of applying a voltage to the ion exchanger to regenerate the ion exchanger. 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が一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群に、硬水を通水し軟水にすることを特徴とする洗浄装置。
Water softening means for treating and softening hard water;
Washing the object to be cleaned using the soft water, and cleaning means for vibrating the water softening means when cleaning the object to be cleaned,
With
The water softening means is an aggregate of ion exchangers having a structure in which a cation exchanger and an anion exchanger having different specific gravities are integrated and having a granular shape, and the ion exchanger constituting the aggregate is A cleaning apparatus characterized by passing hard water into soft ionized water through an ion exchanger group having a plurality of shapes.
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