JP3598527B2 - 軟水化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、イオン交換樹脂により原水を軟水化する軟水化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原水をイオン交換樹脂により軟水化する軟水化装置は、近年、家庭やオフィスなどにおいて広く普及してきている。この種の軟水化装置においては、再生剤である食塩を溶解して得られた再生液によりイオン交換樹脂を再生することが行われる。次に、従来のイオン交換樹脂の再生方法について説明する。
【０００３】
図４、図５、図６、図７は、それぞれ従来のイオン交換樹脂の再生方法の説明図である。図４は第１の従来方法を示しており、イオン交換カートリッジ１内のイオン交換樹脂２を容器３に取り出し、食塩水４により再生する。図５の第２の従来方法は、再生剤である食塩が収納された再生剤溶解槽５に、給水路６を通して水道水を入れ、再生剤である食塩を水道水で溶解させて得られた再生液を、パイプ７を通してイオン交換樹脂カートリッジ８へ送り、再生を行う。
【０００４】
また図６の第３の従来方法は、イオン交換樹脂カートリッジ９内に食塩１０を投入し、パイプ１１から水道水を流して再生する。また図７に示す第４の従来方法は、イオン交換樹脂カートリッジ１２を容器１３の食塩水１４に浸漬して再生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、世界的視野で食塩の市場を見てみると、不溶解分のために再生剤として適さない食塩も多く、中にはその割合が１０％を越えるものまで存在する。これら粗悪な食塩中の不溶解分のために、イオン交換樹脂カートリッジのフィルターが目詰まりを生じ、軟水吐出量の低下による製品の短命化を引き起こしている。
【０００６】
また周知の通り、原水水圧は時間帯や地域によって大きく異なり、標準的な水圧で最適な再生流量になるようにオリフィス等で調整しただけでは原水水圧の違いによる再生効率への影響は避けられない。原水水圧が低くなると食塩溶解のための原水流量も少なくなり、イオン交換樹脂カートリッジの再生時の食塩水の線流速が低下するため再生効率の向上が期待できるが、食塩溶解のための原水流量が少なくなりすぎると食塩溶解がうまく進まず、最悪の場合食塩が容器内でブリッジを生じほとんど再生が行われない。一方、原水水圧が高くなると食塩溶解のための原水流量が多くなり、イオン交換樹脂カートリッジの再生時の食塩水の線流速が増大し再生効率は低下する。また食塩溶解のための原水流量をその原水水圧にかかわらず適切な量に保つための機構や食塩を予め溶解しておくための槽を別に製品に備えると、コスト上昇の原因となる。
【０００７】
また従来の製品では、食塩溶解終了後直ちに再生操作を終了しないと、イオン交換樹脂カートリッジ内部に食塩を含まない原水即ち硬水が流入し、使用に供されない軟水が吐出することになり実用面での再生効率は低下することになる。
【０００８】
そこで本発明は、イオン交換樹脂にとって望ましい低い線流速での再生を実現でき、再生剤である食塩の量に対し高い効率での再生を可能とする軟水化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このために本発明は、それぞれ再生剤が収納される第１予備再生剤溶解槽と再生剤溶解槽とに分割され、この第１予備再生剤溶解槽に流入してこの第１予備再生剤溶解槽に収納された再生剤を溶解させた再生液を、仕切壁を越流させて再生剤溶解槽に流入させ、この再生剤溶解槽に収納された再生剤を溶解させた再生液を、イオン交換カートリッジに供給するようにしたものである。
【００１０】
【作用】
上記構成の本発明の軟水化装置では、あらかじめオリフィスにより絞るなどした原水はまず第１予備再生剤溶解槽に溜り、第１予備再生剤溶解槽内部の食塩を溶解することにより、少ない原水によってもブリッジ等を生じることなく食塩の溶解を確実にする。ついで再生剤溶解槽内の食塩溶解が進みイオン交換樹脂カートリッジの再生が進行する。
【００１１】
再生剤溶解槽内の食塩が完全に溶解した後は、イオン交換樹脂カートリッジ内に食塩分を含まない原水即ち硬水が流入し使用に供されない軟水が吐出することを防ぐために、第２予備再生剤溶解槽内に残った食塩が徐々に溶解し続け長時間にわたって必要にして十分な濃度を持った低濃度食塩水を供給する。また不溶解分の多い粗悪な食塩が再生に用いられたとしても、不溶解分は再生剤溶解容器内部にフィルターを備えることによってこしとられ、イオン交換樹脂カートリッジに流入することが防がれる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例における軟水化装置の全体構成図、図２は同軟水化装置に備えられた再生剤溶解容器の上面と横断面の詳細図である。図１において、２１は水道蛇口、２２は水スイッチ、２３は浄水カートリッジ、２４は再生剤溶解容器、２５，２７は流路切替弁、２６は流量規制のためのオリフィス、２８は複数個のイオン交換樹脂カートリッジ、２９は再生用の食塩水排出管、３０は軟水吐出管である。
【００１３】
図２において、３７は再生剤溶解容器２４の底部に連結された食塩溶解用の原水流入管、３１はその流入口、３２は第１予備再生剤溶解槽、３３は再生剤溶解槽、３４は第２予備再生剤溶解槽、３５は溶解した食塩水の流出口、４０はその流出管、４１，４２は再生剤溶解容器２４の内部を第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３と第２予備再生剤溶解槽３４に仕切るための仕切板、３８は再生剤である食塩、３９はフィルターである。
【００１４】
次に軟水化装置の動作を説明する。図１において、水道蛇口２１を開栓し、水スイッチ２２を開方向に切り替えると、原水は矢印のように流れ、浄水カートリッジ２３を通過する。原水は原水供給管の途中でイオン交換樹脂カートリッジ２８に供給される分と再生剤溶解容器２４に供給される分とに別れる。流路切替弁２５でイオン交換樹脂カートリッジ２８の一方に供給された原水は、イオン交換樹脂の働きにより水の硬度成分が除去され、軟水化処理されて流路切替弁２５を通り軟水吐出管３０から軟水を吐出する。
【００１５】
一方、オリフィス２６を経て流量を規制され再生剤溶解容器２４に供給された原水は、後に述べる過程を経て食塩水となり流路切替弁２５を通ってもう一方のイオン交換樹脂カートリッジ２８に供給される。その際に原水の軟水化処理によってイオン交換樹脂に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を食塩水中のナトリウムイオンに置換しながらイオン交換樹脂カートリッジ２８内部を通過し、イオン交換樹脂の再生を行う。イオン交換樹脂をぬけた食塩水は流路切替弁２５と連動した流路切替弁２７を通り食塩水排出管２９より排出される。
【００１６】
次に、図２を参照して再生剤溶解容器２４に供給された原水が食塩水となって流出するまでの過程を詳しく説明する。再生剤溶解容器２４内は仕切板４１，４２によって第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３と第２予備再生剤溶解槽３４に分けられており、投入された食塩３８は第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３と第２予備再生剤溶解槽３４のいずれにも入っている。
【００１７】
原水供給管から分かれて再生剤溶解容器２４に流れてきた原水は、原水流入管３７を通り第１予備再生剤溶解槽３２内に入る。第１予備再生剤溶解槽３２内の原水は仕切板４１，４２の高さによって決まる第１予備再生剤溶解槽３２の容積と同じになるまで第１予備再生剤溶解槽３２内にたまりその中の食塩３８を確実に溶かす。
【００１８】
ここで、再生剤溶解容器２４内を仕切板４１，４２で仕切らずに１層構造とした場合、流入した原水は食塩３８の底部を一様に溶かし食塩３８のブリッジを生じる恐れがあるが、図２に示す構造とすることにより、第１予備再生剤溶解槽３２内の食塩３８が溶解すると上部の食塩３８はオーバーハング状態になり、その自重によって第１予備再生剤溶解槽３２内に崩落し次々と溶解していく。
【００１９】
流入する原水が第１予備再生剤溶解槽３２の容積を上回ると仕切板４１，４２を越え再生剤溶解槽３３あるいは第２予備再生剤溶解槽３４へと流れ込み食塩溶解が進んでいく。再生剤溶解槽３３内へ流れ込んだ原水は食塩３８を溶解し、フィルター３９を通過して食塩３８内に含まれている不溶解分をこしとられた後に食塩水の流出管４０から再生剤溶解容器２４を出てイオン交換樹脂カートリッジ２８の再生に供される。このように、第１予備再生剤溶解槽３２はその構造上流入する原水量が非常に少なくてもブリッジを起こすことなく確実に食塩３８を溶解することができ、イオン交換樹脂にとって望ましい低い線流速での再生を実現できるほか、原水水圧の変化や地域格差により十分な原水水量が期待できない場合でも確実に再生を行うことができる。
【００２０】
一方、仕切板４１，４２を越え第２予備再生剤溶解槽３４へと流れ込んだ原水は、第２予備再生剤溶解槽３４内の食塩３８を溶解する。第２予備再生剤溶解槽３４内の食塩３８の溶解により上部の食塩３８はその自重によって崩落し溶解が進んでいく。そして流れ込んだ原水の容積が第２予備再生剤溶解槽３４の容積を上回ると仕切板４１，４２を越えて再生剤溶解槽３３に流れ込み、フィルター３９を通過して食塩３８内に含まれている不溶解分をこしとられた後に食塩水の流出管４０から再生剤溶解容器２４を出てイオン交換樹脂カートリッジ２８の再生に供される。
【００２１】
上記のような過程を経て食塩溶解は進行していくが、再生剤溶解槽３３内の食塩３８が完全に溶解し再生が終了した後も第２予備再生剤溶解槽３４内の食塩３８は残る。これは第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３と第２予備再生剤溶解槽３４の構造の違いに起因する。第１予備再生剤溶解槽３２は原水が下部から流入するため食塩３８を溶解した食塩水を押し出す方向に流れる。また、再生剤溶解槽３３では仕切板４１，４２を越えて流れ込んだ原水はフィルター３９を通り下部から抜けていくという流れができる。しかし、第２予備再生剤溶解槽３４では原水は仕切板４１，４２を越えて流れ込み再び仕切板４１，４２を越えて流れ出すようになっており、内部の食塩水が押し出されにくい構造になっている。
【００２２】
周知のとおり食塩水はその濃度が高いほど比重が大きく、食塩自体はさらに比重が大きいため上部から原水が流入してきても内部の濃度の高い食塩水はほとんど流出せず底部にたまった食塩の溶解もまわりの高濃度の食塩水のために極めてゆっくりとしか進行しない。その結果、第２予備再生剤溶解槽３４内の食塩溶解は第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３内の食塩溶解に比べて遅れる。しかし、第２予備再生剤溶解槽３４内の食塩溶解は遅いながらも確実に進行するので、低濃度の食塩水を再生の終了したイオン交換樹脂カートリッジ２８に長時間供給でき、原水即ち硬水の流入による使用に供されない軟水の吐出は避けられる。
【００２３】
さらに上記再生過程において、再生剤として適さない不溶解分の多い粗悪な食塩を使用されても、不溶解分はフィルター３９上に補集されるためイオン交換樹脂カートリッジ２８のフィルター３９のつまりを生じることはない。又、補集された不溶解分はフィルター洗浄等の極めて簡便な手段により取り除くことができる。
【００２４】
図３は本発明の他の実施例における軟水化装置に備えられた再生剤溶解容器の上面と横断面の詳細図である。この実施例では、仕切板４１により第１予備再生剤溶解槽３２と再生剤溶解槽３３の２つの槽に分割されており、第２予備再生剤溶解槽は設けられていない。したがって上述した第２予備再生剤溶解槽の作用効果は得られないが、第１予備再生剤溶解槽３２の作用効果は得られる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、イオン交換樹脂にとって望ましい低い線流速での再生を実現でき、再生剤である食塩の量に対し高い効率での再生が可能である。また再生終了後は低濃度の食塩水を長時間供給することによりイオン交換樹脂の再生状態を維持することができる。また、再生剤溶解容器内部にフィルターを備えることにより不溶解分の多い粗悪な食塩でも機能を何等損ねることなく使用することができ、したがって高い効率を持ちながら取り扱いが簡便な軟水化装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における軟水化装置の全体構成図
【図２】本発明の一実施例における軟水化装置に備えられた再生剤溶解容器の上面と横断面の詳細図
【図３】本発明の他の実施例における軟水化装置に備えられた再生剤溶解容器の上面と横断面の詳細図
【図４】従来のイオン交換樹脂の再生方法の説明図
【図５】従来のイオン交換樹脂の再生方法の説明図
【図６】従来のイオン交換樹脂の再生方法の説明図
【図７】従来のイオン交換樹脂の再生方法の説明図
【符号の説明】
２２ 水スイッチ
２４ 再生剤溶解容器
２５，２７ 流路切替弁
２８ イオン交換樹脂カートリッジ
３２ 第１予備再生剤溶解槽
３３ 再生剤溶解槽
３４ 第２予備再生剤溶解槽
３８ 食塩
３９ フィルター
４１，４２ 仕切板

Claims (2)

1. イオン交換カートリッジと、このイオン交換カートリッジに再生剤を溶かした再生液を供給する再生剤溶解容器と、このイオン交換カートリッジおよび再生剤溶解容器に原水を供給する給水手段とを備えた軟水化装置であって、
   前記再生剤溶解容器の内部が仕切壁によってそれぞれ再生剤が収納される第１予備再生剤溶解槽と再生剤溶解槽とに分割され、この第１予備再生剤溶解槽に流入してこの第１予備再生剤溶解槽に収納された再生剤を溶解させた再生液を、前記仕切壁を越流させて前記再生剤溶解槽に流入させ、この再生剤溶解槽に収納された再生剤を溶解させた再生液を、前記イオン交換カートリッジに供給するようにしたことを特徴とする軟水化装置。
2. 前記再生剤溶解槽の内部に前記再生剤溶解槽と仕切壁で仕切られた第２予備再生剤溶解槽を設け、この第２予備再生剤溶解槽に収納された再生剤を溶解させた再生液を、前記仕切壁を越流させて前記再生剤溶解槽に流入させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の軟水化装置。

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