JP3599039B2

JP3599039B2 - 水道水軟水化装置

Info

Publication number: JP3599039B2
Application number: JP2002117152A
Authority: JP
Inventors: 優青島; 進中村; 章中筋; 哲生松岡; 春雄本田
Original assignee: 株式会社日立エレクトリックシステムズ
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP2003311161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水軟水化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用生活水は、一般には、水道水を使用している。水道水は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンのような硬度成分が含まれているために、洗剤を使用すると石鹸カスが付着して手が荒れ、電気ポットなどに白い塊が付着し、また、洗濯物や洗面器等に石鹸カスが付着する問題がある。
【０００３】
このような問題は、特開平６−１５２６５号公報に記載されているように、イオン交換樹脂を使用した軟水器を用いて水道水を軟水化して使用することによって解消することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換樹脂を使用した軟水化装置は、イオン交換樹脂のイオン除去能力を回復させる再生処理を行うことが必要であり、この再生処理は、塩を水道水に溶かして生成した再生塩水を使用している。
【０００５】
このように再生塩水を生成する塩は、入手することが容易な食塩（精製塩）を使用するのが便利である。しかしながら、再生塩水生成容器に入れた複数回分の食塩に水道水を触れさせると、吸水して溶けた残存食塩が密に固化して大気圧程度の水圧では通水し難くなり、あるいは棚吊り（ブリッジ）状態になってしまうことがあり、再生塩水生成容器に複数回分の食塩を入れておいて再生塩水の生成を安定に繰り返すことが困難になる。
【０００６】
本発明の１つの目的は、食塩を使用して再生塩水の生成を安定に繰り返すのに好適な水道水軟水化装置を提供することにある。
【０００７】
具体的には、残存食塩の通水性に左右されず、また、溶けた残存食塩が固化して形成したブリッジを破壊して安定な再生塩水の生成を繰り返すことができるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受水した水道水をイオン交換樹脂粒子層を充填した軟水化槽を通過させることにより軟水化して出水する軟水化給水系と、塩を収容した再生塩水生成槽に再生塩水生成用水を供給して生成した再生塩水を前記軟水化槽に供給してイオン交換樹脂粒子層を通過させることによりイオン交換樹脂粒子のイオン交換能力を回復させる再生系を備えた水道水軟水化装置において、
前記再生系は、容器と、上向きに起立させた塩ブリッジ破壊支援部材を備え、前記容器内の底から浮かしてその下に空間を形成する状態に該容器内に設置した食塩載置棚と、前記食塩載置棚の下の空間に該空間を満たして食塩載置棚上の食塩を上部まで浸すような量の再生塩水生成用水を供給する再生塩水生成用水供給手段と、前記再生塩水生成用水で食塩を溶かして生成した再生塩水を前記軟水化槽に供給する再生塩水供給手段を備えたことを特徴とする。
そして、前記塩ブリッジ破壊支援部材は、起立する脚板部によって支持した天板部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
この実施の形態における水道水軟水化装置は、イオン交換樹脂粒子層を内蔵した軟水化槽に水道水を通して軟水化して給水する軟水化給水系と、水道水をそのまま通過させて直に給水するバイパス給水系と、塩水生成タンク内の食塩を溶かして生成した再生塩水を使用して前記軟水化給水系のイオン交換樹脂粒子のイオン交換能力を回復させる再生系を備え、軟水化給水系のイオン交換樹脂粒子のイオン交換能力が低下した状態ではバイパス給水系によって水道水をそのまま直給水し、その間に再生系を動作させて軟水化給水系における軟水化槽内のイオン交換樹脂粒子のイオン交換能力を回復させるように構成する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態を示す水道水軟水化装置の配管図である。
図１において、筒状で密封構造の軟水化槽１は、中段部位に通水能力を備えたイオン交換樹脂粒子層２を内蔵し、上段に水道水受水室３を備え、下段に軟水出水室４を備える。イオン交換樹脂粒子層２は、一般的な硬度の水道水を約４ｍ３または使用時の平均的な給水流量で連続８時間程度の軟水化給水を実現することができる軟水化処理容量に構成する。
【００１１】
受水用水道管５は、手動閉止弁６と分岐配管７と手動閉止弁８と逆止弁９を介して内部受水配管１０に水道水（原水）を給水するように配管する。内部受水配管１０は、受水した水道水を減圧弁１１によって所定の水圧に調整し、給水系切替手段である受水側の３方向電動弁１２の入水口１２ａと補助電磁弁１３とオリフィス１４を介して補助電磁弁１５に給水するように接続する。
【００１２】
３方向電動弁１２の第１の出水口１２ｂは、前記軟水化槽１の水道水受水室３に接続すると共に排水電磁弁１６を介して排水配管１７に接続する。
【００１３】
軟水化槽１の軟水出水室４は、出水側の３方向電動弁１８の第１の入水口１８ａに接続すると共に排水電磁弁１９を介して前記排水配管１７に接続する。
【００１４】
入水側の３方向電動弁１２の第２の出水口１２ｃは、バイパス給水系であるバイパス配管２０を介して出水側の３方向電動弁１８の第２の入水口１８ｂに接続する。そして、この出水側の３方向電動弁１８の出水口１８ｃは、フロースイッチ２１と手動閉止弁２２と分岐配管２３を介して屋内給水配管２４に軟水または原水を給水するように接続する。フロースイッチ２１は、給水が生じているときに給水検出信号を発生するスイッチを使用した給水検出手段である。
【００１５】
分岐配管７と分岐配管２３は、手動閉止弁２５を介在させた応急給水配管２６で接続する。
【００１６】
補助電磁弁１３，１５の出水口は、共通に接続した後に軟水化槽１の軟水出水室４に接続すると共に再生塩水生成供給電磁弁２８を介して塩水生成タンク２９の底に接続する。この実施の形態では、補助電磁弁１３および再生塩水生成供給電磁弁２８は、塩水生成タンク２９に再生塩水生成用水を供給する再生塩水生成用水供給手段を構成し、再生塩水生成供給電磁弁２８と排水電磁弁１６は、再生塩水を軟水化槽１に供給する再生塩水供給手段を構成する。
【００１７】
塩水生成タンク２９は、軟水化槽１よりも高く位置するように設置し、内部に食塩（精製塩）を投入して収容するように構成する。また、この塩水生成タンク２９内の塩が消費されて不足状態となるのを防止するための塩量検出手段を設ける。この塩量検出手段は、この実施の形態では、塩水生成タンク２９をばね３０によって支持し、塩水生成タンク２９内の塩が減量して該塩水生成タンク２９が軽くなることによりばね３０によって押し上げられて上昇するのをマイクロスイッチ３１によって検出して塩量検出信号を発生するように構成している。このマイクロスイッチ３１は、塩水生成タンク２９内の再生塩水が排出された状態において、１〜２回の再生を実行することができる程度まで塩が減量したときの塩水生成タンク２９の位置に応動して塩量検出信号を発生するように構成すると良い。制御系は、マイクロコンピュータを主体にして構成した制御装置３２が、予め設定された制御プログラムに従って、操作パネル３３からの指示入力信号およびフロースイッチ２１からの給水検出信号，マイクロスイッチ３１からの塩量検出信号を参照して各種の制御処理を実行するように構成する。操作パネル３３は、図示説明は省略するが、手動操作の起動スイッチ，再生スイッチ，洗浄スイッチと、状態表示および警告用の運転表示灯，塩補充表示灯，再生表示灯を備える。
【００１８】
図２は、前記軟水化槽１の縦断側面図である。この実施の形態における軟水化槽１は、縦長の円筒状の密閉容器６１内に上端部を空洞（受水室３）とするようにイオン交換樹脂粒子を詰めてイオン交換樹脂粒子層２を構成し、先端にストレーナ６２を取り付けた給水管６３を前記上端部の受水室３内に挿し込み、その先端にストレーナ６４を取り付けた出水管６５を前記イオン交換樹脂粒子層２に埋没させて前記ストレーナ６４が前記密閉容器６１内の底部近くに達するように挿し込んだ形態に構成することができる。このような軟水化槽１では、ストレーナ６４および密閉容器６１内に挿し込まれた出水管６５内が出水室４を構成することになる。
【００１９】
そして、給水管６３には、３方向電動弁１２と排水電磁弁１６を接続し、出水管６５には、３方向電動弁１８，排水電磁弁１９，補助電磁弁１３，１５，再生塩水生成供給電磁弁２８を接続する。
【００２０】
ここで、複数回分の食塩を投入して再生塩水を繰り返し生成するのに好適な前記塩水生成タンク２９の具体例を図３〜図６を参照して説明する。図３は、この実施の形態における塩水生成タンク２９の一部を切り欠いて示す斜視図である。図４は、塩水生成タンク２９の縦断側面図である。図５は、塩水生成タンク２９の容器と食塩載置棚の関係を部分的に示す縦断側面図である。図６は、前記食塩載置棚を構成する棚板の平面図である。
【００２１】
この塩水生成タンク２９は、ポリプロピレン製で上側を開口させた容器７１と該開口を着脱自在に覆う蓋７２によって構成する。この容器７１には、底壁を貫通するように給排水口継ぎ手７３を取り付け、側壁を貫通するようにオーバーフロー口継ぎ手７４を取り付ける。前記給排水口継ぎ手７３は前記再生塩水生成供給電磁弁２８に柔軟なホースで接続し、オーバーフロー口継ぎ手７４は、前記排水配管１７に柔軟なホースで接続する。そして、この容器７１内には、複数の支持脚７５によって底面から浮かせた位置に食塩載置棚７６を取り付ける。この食塩載置棚７６の取り付け位置（底面からの高さ）は、その下側に形成される空間７７がイオン交換樹脂再生に適量の再生塩水を生成するのに適した容積となる位置とする。この食塩載置棚７６は、前記給排水口継ぎ手７３との対向領域を避けた領域に多数の穴７８ａを打ち抜き、４隅部に支持脚取り付けねじ穴７８ｂを設け、中央部に塩ブリッジ破壊支援部材取り付けねじ穴７８ｃを設けたステンレス製の２枚の棚板７８の間にポリエチレンメッシュ（１００メッシュ）７９を周縁がはみ出すように挟んだ重合状態で下側に前記支持脚７５をねじ止めし、上側に塩ブリッジ破壊支援部材８０を起立するようにねじ止めした構成である。前記支持脚７５は、塩ブリッジ破壊支援部材８０の下側にも該塩ブリッジ破壊支援部材８０の止めねじを利用して取り付けることにより、食塩載置棚７６の中央部分が撓んで沈むのを防止する。棚板７８の外周にはみ出したメッシュ７９の周縁部分は、食塩載置棚７６に載置した食塩８１の漏れ（容器７１との隙間からの落下）を防止するように容器７１の側壁内面に接着材８２によって接着する。
【００２２】
塩ブリッジ破壊支援部材８０は、ステンレス製の帯板材を折り曲げて、食塩載置棚７６にねじ止めする脚板部８０ａ，８０ｂによって天板部８０ｃを略水平状態に支持する形態に構成する。天板部８０ｃは、容器７１内に食塩８１を投入したときの該食塩８１の上面に等しくなるような高さに位置させ、脚板部８０ａ，８０ｂは、上位（天板部８０ｃ）側の間隔が広がる（または狭くなる）ように傾斜させる。
【００２３】
図７は、この実施の形態における制御装置３２が実行する制御処理のタイムチャートである。
【００２４】
操作パネル３３の起動スイッチが押されると、制御装置３２は、初期制御処理を実行する。この初期制御処理は、３方向電動弁１２の入水口１２ａと第２の出水口１２ｃを連通させ、３方向電動弁１８の第２の入水口１８ｂと出水口１８ｃを連通させることにより、受水用水道管５から受水した水道水をバイパス配管２０を通して屋内給水配管２４に直に給水するバイパス給水（直給水）状態として軟水化槽１内のイオン交換樹脂粒子層２の再生処理を実行する。３方向電動弁１２，１８は、前記切換え過程で出水口１２ｂ，１２ｃ間、入水口１８ａと出水口１８ｂの間に連通状態が発生するので、この切換え期間中に排水電磁弁１９を開いてバイパス配管２０内の水を排水して該バイパス配管２０内を洗浄することにより該バイパス配管２０内の滞留水（原水）を排出する。
【００２５】
この再生処理では、先ず、補助電磁弁１３と再生塩水生成供給電磁弁２８を開いて塩水生成タンク２９に所定量の水道水を再生塩水生成用水として供給する。この所定量は、塩水生成タンク２９における食塩載置棚７６の下側の空間７７を満たし、食塩載置棚７６上の食塩８１を上部まで浸し（食塩８１が密に固化していればこれを下側から押し上げる）て該食塩８１を溶かし出して適量の再生塩水を生成するのに足る量であり、再生塩水生成供給電磁弁２８の流量と開弁時間によって把握して給水制御する。再生塩水生成用水は、容器７１の底壁を貫通した給排水口継ぎ手７３から空間７７に噴出するが、この噴水の水勢は食塩載置棚７６における棚板７８の穴７８ａがない部分で遮って食塩８１に直に作用させないようにする。
【００２６】
その後、補助電磁弁１３を開いた状態で再生塩水生成供給電磁弁２８を閉じ、排水電磁弁１６を開いて軟水化槽１に軟水化給水流の方向に対して逆向きに水道水を流して槽内の逆洗浄を行う。この洗浄水は、排水管１７を通して排水する。この逆洗浄は、２分間程度継続し、その後、補助電磁弁１３，排水電磁弁１６を閉じて逆洗浄を終了して軟水化槽１内を沈静化する。
【００２７】
次に、塩水生成タンク２９に供給した水道水に塩が十分に溶け出した頃合いに再生塩水生成供給電磁弁２８，排水電磁弁１６を開いて塩水生成タンク２９内の再生塩水を軟水化槽１に通水して該軟水化槽１内のイオン交換樹脂粒子層２のイオン交換能力を回復させる。この塩水生成タンク２９内の再生塩水の軟水化槽１への供給は、塩水生成タンク２９の高さを利用した水圧と、排水配管１７の排水によって軟水化槽１内に発生する負圧によって徐々に行い、軟水化槽１内を通過した再生塩水は、排水配管１７を通して排水する。そして、排水電磁弁１６を開いた状態で再生塩水生成供給電磁弁２８を閉じて再生塩水の供給を停止し、補助電磁弁１５を開いてオリフィス１４によって絞った少量の水道水を系内に供給して再生塩水を系から系外に流し出す。この処理は、６０〜７０分間継続した後に補助電磁弁１５を閉じ、補助電磁弁１３を間歇的に開いて軟水化槽１に軟水化給水流の方向に対して逆向きに水道水を間歇的に流して槽内の逆洗浄を行って補助電磁弁１３，排水電磁弁１６を閉じて逆洗浄を終了する。この逆洗浄は、補助電磁弁１３を２５秒間開，１０秒間閉を１サイクルとして５サイクル程度行う。
【００２８】
そして、３方向電動弁１２の入水口１２ａと第１の出水口１２ｂを連通させ、排水電磁弁１９を短時間開放して軟水化槽１に軟水化給水流方向の水道水を流すフラッシュ洗浄を行って再処理を終了し、３方向電動弁１８の第１の入水口１８ａと出水口１８ｃを連通させて軟水化給水系による軟水化給水態勢の運転状態に入り、操作パネル３３の運転表示灯を点灯する。このときにも３方向電動弁１２，１８の切換え期間中に排水電磁弁１９を開いてバイパス配管２０内の水を排水して洗浄することにより該バイパス配管２０内の滞留水（原水）を排出する。
【００２９】
この軟水化給水態勢において屋内給水配管２４に接続された給水弁が開放されれば、受水用水道管５から流れ込む水道水を減圧弁１１で調圧し、３方向電動弁１２から軟水化槽１を通して軟水にした後に３方向電動弁１８から屋内給水配管２４に軟水を供給する。フロースイッチ２１は、この給水に応動して給水検出信号を発生し、制御装置３２は、この給水検出信号を取り込んで計時する。
【００３０】
そして、この軟水化給水の給水検出信号発生時間の積算値が所定値（この実施の形態においては８時間に設定）に達したときには直給水（バイパス給水系）状態に切り替えて、イオン交換樹脂粒子の再生制御処理を実行する。すなわち、３方向電動弁１２の入水口１２ａと第２の出水口１２ｃを連通させ、３方向電動弁１８の第２の入水口１８ｂと出水口１８ｃを連通させた状態にして前述したような再生制御処理を実行する。この再生制御処理は、給水検出信号発生時間の積算値が所定値に達した後の水道使用機会の少ない時刻（例えば午前２時）に開始するようにすると良い。この再生時刻は、設置環境に応じて、操作パネル３３から設定することができるように構成すると便利である。この再生制御中は、操作パネル３３の再生表示灯を点灯する。
【００３１】
また、運転中に給水検出信号が発生しない連続時間が所定値（この実施の形態では７２時間に設定）に達したとき、または、操作パネル３３の洗浄スイッチが押されたときには、軟水化給水系内を洗浄する洗浄制御処理を実行する。すなわち、排水電磁弁１９を短時間開放して軟水化給水系内に長時間滞留している水を排出して内部を洗浄する。
【００３２】
軟水化給水と再生を繰り返すことによって塩水生成タンク２９内の塩が消費されて減量する。そこで、制御装置３２は、塩水生成タンク２９内の再生塩水が排出された状態となっているときに、マイクロスイッチ３１から出力される塩量検出信号を確認し、補充が必要な量まで減量しているときには操作パネル３３の塩補充表示灯を点灯して塩補充を促す。
【００３３】
また、この軟水化給水装置が故障，修理，保守点検等によって使用することができない状態のときには、閉止弁８，２２を閉じ、閉止弁２５を開くことによって、受水用水道管５から受水した水道水を応急給水配管２６を通して屋内給水配管２４に直に給水するようにする。
【００３４】
また、軟水化給水系とバイパス給水系を選択的に切替る給水系切替手段として使用する３方向電動弁１２，１８は、停電時にはそのときの切替状態を維持したままとなるので、停電のために給水不能状態に陥ることがない。
【００３５】
ここで、塩水生成タンク２９に投入した食塩８１を使用して再生塩水の生成を繰り返す過程で発生する食塩の密なる固化を解消（破壊）し、再生塩水を安定に生成する作用について説明する。
【００３６】
この実施の形態において、食塩生成タンク２９内に設置した食塩載置棚７６の中央部には塩ブリッジ破壊支援部材８０が起立している。この食塩載置棚７６上に載置した食塩８１が吸水して溶けた後に容器７１内で密に固化することによりブリッジ状態が発生すると、その後に容器７１の空間７７に再生塩水生成用水として供給される水道水の水圧によって食塩８１のブリッジの底部を押圧して該ブリッジを押し上げる。この食塩８１のブリッジは、その中央部分が塩ブリッジ破壊支援部材８０の天板部８０ｃによって押えられていることから、このブリッジの中央部分と周縁部分の間には曲げ力あるいは剪断力が作用し、塩ブリッジ破壊支援部材８０の脚板部８０ａ，８０ｂが埋没する部分から亀裂が発生し、周縁には隙間が発生する。このようにして亀裂や隙間が発生すると、そこからブリッジ内に再生塩水生成用水が進入して食塩８１を溶かし出する。そして、このような動作を繰り返すことにより、食塩８１のブリッジが破壊する。
【００３７】
塩ブリッジ破壊支援部材８０の傾斜した脚板部８０ａ，８１ｂは、食塩８１のブリッジに作用する曲げ力や剪断力による応力集中や楔作用によって亀裂の発生および該亀裂の成長を促進するのに好適である。
【００３８】
この実施の形態では、再生時機を通水時間で管理するように構成しているが、タイマーを使用して定時刻に再生する定時再生管理や水量計を使用して検出した通水量が所定値に達したときに再生する定水量再生管理に変形して実施することもできる。
【００３９】
また、複数の軟水化槽を並設して交互に使用して軟水化給水しながら休止中の軟水化槽の再生を行う水道水軟水化装置に変形して実施することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、上向きに塩ブリッジ破壊支援部材を起立させた食塩載置棚を再生塩水生成タンクの容器内の底から浮かしてその下に空間を形成する状態に設置すると共に該空間に再生塩水生成用水を供給して食塩載置棚に載置されている食塩に触れさせて再生塩水を生成して軟水化槽に供給するように構成したので、再生塩水の生成と供給を安定に繰り返すことができる。特に、溶けた残存食塩が密に固化して通水性がなくなっても再生塩水を生成して軟水化槽に供給することが可能になり、また、溶けた残存食塩が固化してブリッジが形成されてもこれを破壊して安定な再生塩水の生成を繰り返すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す水道水軟水化装置の配管図である。
【図２】図１に示した水道水軟水化装置における軟水化槽の一例を具体的に示す縦断側面図である。
【図３】図１に示した水道水軟水化装置における塩水生成タンクの一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図４】図３に示した塩水生成タンクの縦断側面図である。
【図５】図４に示した塩水生成タンクの容器と食塩載置棚の関係を部分的に示す縦断側面図である。
【図６】図４に示した塩水生成タンクにおける食塩載置棚を構成する棚板の平面図である。
【図７】図１に示した水道水軟水化装置の運転制御のタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
１…軟水化槽、２…イオン交換樹脂粒子層、１２，１８…３方向電動弁、１６，１９…排水電磁弁、２８…再生塩水生成供給電磁弁、２９…塩水生成タンク、３２…制御装置、７１…容器、７３…給排水口継ぎ手、７６…食塩載置棚、７７…空間、８０…塩ブリッジ破壊支援部材、８０ａ，８０ｂ…脚板部、８０ｃ…天板部。

Claims

受水した水道水をイオン交換樹脂粒子層を充填した軟水化槽を通過させることにより軟水化して出水する軟水化給水系と、塩を収容した再生塩水生成槽に再生塩水生成用水を供給して生成した再生塩水を前記軟水化槽に供給してイオン交換樹脂粒子層を通過させることによりイオン交換樹脂粒子のイオン交換能力を回復させる再生系を備えた水道水軟水化装置において、
前記再生系は、
容器と、
上向きに起立させた塩ブリッジ破壊支援部材を備え、前記容器内の底から浮かしてその下に空間を形成する状態に該容器内に設置した食塩載置棚と、
前記食塩載置棚の下の空間に該空間を満たして食塩載置棚上の食塩を上部まで浸すような量の再生塩水生成用水を供給する再生塩水生成用水供給手段と、
前記再生塩水生成用水で食塩を溶かして生成した再生塩水を前記軟水化槽に供給する再生塩水供給手段を備えたことを特徴とする水道水軟水化装置。
請求項１において、前記塩ブリッジ破壊支援部材は、起立する脚板部によって支持した天板部を備えたことを特徴とする水道水軟水化装置。