JP3666025B2 - 軟水化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、硬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】
近年、イオン交換樹脂を使用して硬水を軟水化する軟水化装置が硬水地域で広く飲料用として利用されている。以下、従来の軟水化装置について説明する。
【０００３】
図４は従来の軟水化装置の内部の構成を示すブロック図である。図中、１は水栓、２は接続具、３は給水管、４は浄水カートリッジ、２５は接続管、２６はイオン交換カートリッジ、２７は吐出管、２８はケースである。以上のように構成された従来の軟水化装置について、その動作の説明を行う。
【０００４】
軟水化装置は水栓１に接続具２により接続され、水栓１の蛇口を開くと原水（水道水）は接続具２と給水管３を通り浄水カートリッジ４に入る。浄水カートリッジ４の内部には活性炭と濾布または中空糸膜などが内蔵されており、原水中の残留塩素、濁度成分をろ過する。浄水カートリッジ４でろ過された原水は接続管２５を通り、イオン交換カートリッジ２６に入る。イオン交換カートリッジ２６において、原水の硬度成分はイオン交換樹脂により除去され軟水となる。イオン交換カートリッジ２６から出た軟水は吐出管２７を通り給水され、お茶用など主に飲料用として使用される。
【０００５】
イオン交換カートリッジ２６の硬度成分の除去能力が低下した場合は、イオン交換カートリッジ２６を交換する方式と、再生する方式がある。イオン交換カートリッジ２６の再生は内部のイオン交換樹脂を再生水（食塩水）に浸すことにより行われる。その方法としては、接続具２部分に再生用の食塩ケースを取付け水栓１の蛇口を開き食塩水を流しイオン交換樹脂の再生を行う方法、イオン交換カートリッジ２６を取り外し、バケツ等の容器に食塩水を入れその中に浸す方法、イオン交換カートリッジ２６の内部のイオン交換樹脂を取り出してバケツ等の容器に食塩水を入れその中に浸す方法などが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような構成の軟水化装置において、イオン交換カートリッジ２６の硬度成分の除去能力が低下した場合にイオン交換カートリッジ２６を交換する方法では、まだ使用可能なものを廃棄するのであるから経済損失が大きいという問題点があった。
【０００７】
また再生を行うために接続具２部分に食塩ケースを取付け再生を行う方法では、再生の度に接続具２に食塩ケースを取付けなければならず大変不便であり、また食塩の量と流す水量によりイオン交換樹脂の再生効率が変化し流量が少なければ再生効率が上がるが再生に時間がかかる（約３０分程度）、再生流量が多いと再生効率が低下し硬度成分を除去できる水量が減少し再生を行う頻度が多くなる、再生を行っている間は水栓１を使用できず不便であるなどの問題点がある。
【０００８】
またイオン交換カートリッジ２６を取り外して再生を行う方法では、カートリッジごと食塩水に浸し再生を行うと、カートリッジ内部のイオン交換樹脂と食塩水が十分に接触せず再生が不十分になる場合が多いという問題点がある。またイオン交換樹脂をカートリッジより取り出して再生する方法では、再生の効率は良いが、再生に手間がかかるという問題点がある。以上のように、従来の軟水化装置は再生に手間がかかり、再生中は軟水化装置を使用できないという問題点があった。また、再生を自動で行う軟水化装置は外形が大きく、価格も高いという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明はコンパクトで再生が容易に行え、いつでも軟水を得ることがきる軟水化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このために本発明の軟水化装置は、第１のイオン交換カートリッジと、第２のイオン交換カートリッジと、溶解剤ケースと、第１の４方向弁と、第２の４方向弁と、第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジで軟水化された軟水を吐出する吐出管と、第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジの再生を行った廃水の排出を行う排出管とを備え、第１の４方向弁と第２の４方向弁を同時に切替え可能にして、第１のイオン交換カートリッジおよび第２のイオン交換カートリッジによる原水の軟水化と再生とを交互に行うようにしたものである。
【００１１】
また本発明の軟水化装置は、原水の軟水化時には、第１の４方向弁から第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジの下部へ原水を供給して下部から上部へ原水を流し、また再生時にはこれと反対に第２の４方向弁から第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジの上部に再生水を供給して上部から下部へ再生水を流すのが好ましい。
【００１２】
さらに本発明の軟水化装置は、第１の４方向弁と第２の４方向弁が一体の弁棒で構成され切替弁ケースに収容されており、第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジから吐出された軟水を弁棒と切替弁ケースの間を経由して吐出する構成とするのが適当である。
【００１３】
【作用】
上記構成によれば、第１のイオン交換カートリッジと第２のイオン交換カートリッジによる原水の軟水化と再生とをワンタッチで簡単に切り替え、いつでも十分に軟水化された軟水を得ることができる。
【００１４】
また原水の軟水化時に原水を下部から上部に流すから、イオン交換カートリッジ内でムラなく軟水化することができ、再生時には再生水を上部から下部に流すから、イオン交換カートリッジ内の塩分の排出が支障なく行え、イオン交換カートリッジ内の再生ムラがなく再生を行うことができる。
【００１５】
さらに第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジから吐出された軟水を弁棒と切替弁ケースの間を経由して吐出する構成としているから、再生水と原水の混入がなく、しかもコンパクトなものとすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の軟水化装置の一実施例について、図面を参照しながら説明を行う。図１は、本発明の一実施例における軟水化装置の内部の構成を示すブロック図、図２は同軟水化装置の切替弁の水の流れの詳細図、図３は同軟水化装置の切替弁の構造を示す詳細図である。図１において、１は軟水化装置を接続し原水（水道水）を給水する水栓、２は水栓１に軟水化装置を接続する接続具、３は水栓１から給水される原水を接続具２を通して軟水化装置へ給水するための給水管、４は一般的に活性炭と濾布または中空糸膜で構成され原水中の残留塩素、濁度成分をろ過する浄水カートリッジ、５は浄水カートリッジ４と定流量弁６を接続する接続管、６は水栓１の開き具合により水量が変化するのを防止し一定の流量が流れるように調整を行う定流量弁、７は再生用の食塩を入れる塩ケース８に流れる水量を少なくするしぼり弁、８は再生用の溶解剤である食塩を入れる塩ケース、９は塩ケースへ食塩を入れる場合に開閉する塩ケースフタである。
【００１７】
１０は原水と排水の水路切り替えを行う第１の４方向弁、１１は再生水と軟水の切り替えを行う第２の４方向弁、１２はイオン交換樹脂を内蔵し原水の硬度成分を除去する第１のイオン交換カートリッジ、１３はイオン交換樹脂を内蔵し原水の硬度成分を除去する第２のイオン交換カートリッジ、１４は第１のイオン交換カートリッジ１２または第２のイオン交換カートリッジ１３で軟水となった水を給水する吐出管、１５は第１のイオン交換カートリッジ１２と第２のイオン交換カートリッジ１３を再生水により再生した後の廃水を排出する排出管であり、１６は第１の４方向弁１０と第２の４方向弁１１を内蔵する切替弁である。
【００１８】
軟水化装置は水栓１に接続具２により接続され、水栓１の蛇口を開くと原水（水道水）は接続具２と給水管３を通り浄水カートリッジ４に入る。浄水カートリッジ４は原水中の残留塩素、濁度成分をろ過する。浄水カートリッジ４でろ過された原水は接続管５を通り、定流量弁６に入る。定流量弁６で軟水化装置に流れる水量は水栓１の蛇口の開き具合や、水道の水圧に関係なく一定の流量（例えば４リットル／ｍｉｎ）になるように制御されている。定流量弁６のあと原水は２方向に分かれ一方はしぼり弁７を通り塩ケース８に入り、もう一方は第１の４方向弁１０へ入る。このため、塩ケース８に入る原水量はしぼり弁７により約１／２０（０．２リットル／ｍｉｎ）となっている。塩ケース８に入った原水は塩ケース８内部の食塩を溶解して第２の４方向弁１１に入る。
【００１９】
図２は切替弁１６の水の流れの詳細図であり、以下図２を参照して水の流れを説明する。塩ケース８で食塩を溶解した再生水は第２の４方向弁１１の入り口ｇより接続口ｈへ通り、第１のイオン交換カートリッジ１２に入る。再生水は第１のイオン交換カートリッジ１２を上部から下部へ流れイオン交換樹脂の再生を行う。再生を終わった廃水は第１の４方向弁１０の接続口ｄから排水出口ｃへと流れ、排出管１５を通り廃棄される。分かれた一方の原水は第１の４方向弁１０の接続口ａと接続口ｂの通路の途中へ入り、接続口ｂへと流れる。接続口ｂより原水は第２のイオン交換カートリッジ１３の中央パイプに流れカートリッジ内部を下部から上部へ流れる。
【００２０】
第２のイオン交換カートリッジ１３で原水は硬度成分が除去され軟水となる。軟水は第２の４方向弁１１の接続口ｆへ入り、接続口ｆと接続口ｅの途中より軸の横を流れて、切替弁ケース１８（図３参照）の横側より吐出管１４へ流れ、吐出管１４より軟水が給水される。第２のイオン交換カートリッジ１３の硬度成分除去能力が低下した場合は、切替弁１６を９０°回転させ（図２では９０°右回転させる）、水路を切り替える（ｃとｂ、ａとｄ、ｇとｆ、ｅとｈが接続される）ことで、第１のイオン交換カートリッジ１２と第２のイオン交換カートリッジ１３の水の流れが入れ替わり、切り替え時まで再生を行っていた一方のイオン交換カートリッジで軟水化を行い、軟水化を行っていた他方のイオン交換カートリッジを再生することができる。切り替え時に、塩ケースフタ９を開け、一定量の食塩を塩ケース８に補充を行う。
【００２１】
軟水化を行う場合はイオン交換カートリッジ内で下部から上部へ水が流れることで、イオン交換カートリッジ内部のエア抜きと、軟水化時はイオン交換樹脂が水量によりイオン交換カートリッジ上部にカラムを形成し、止水時は下側に落ちることによりイオン交換カートリッジ内部のイオン交換樹脂が撹拌されイオン交換樹脂が効率よく使用される。
【００２２】
また再生を行う場合は、イオン交換カートリッジ内で上部から下部に向かって再生水が流れることにより濃度の高い食塩水は下側に流れるため、イオン交換カートリッジ内に濃度の高い食塩水を残すことなく排出することができ、このため再生終了時すぐに軟水を給水することができる。というのは再生処理の前段階においてイオン交換カートリッジ内へ塩ケース８から濃度の高い食塩水を流過させイオン交換カートリッジの再生を行ない、続いて再生処理の後段階においては塩ケース８内の食塩の溶解がほぼ終了していることを利用して、濃度の低くなった食塩水をイオン交換カートリッジ内を流過させ内部に残っている塩分の洗い出しと排出を行うが、この塩分排出の際に再生水の流過方向が再生処理にきわめて重大な影響を与えるからである。すなわち実験によれば下部から上部に流過させるような構成をとると、イオン交換カートリッジ内の下部に非常に濃度の濃い食塩水の層が形成され、いわば２層状となり、内部の塩分の排出に支障がでるのである。また同じく実験によれば下部から上部に流過させた場合、再生初期にイオン交換カートリッジ内部の流れが均一な流れにならず、短絡流が形成されのである。これによって再生は非常にムラのある状態で行なわれ再生効率がきわめて低下するのである。しかしながら本実施例のように上部から下部に流過させるとこれらの問題が全く生じないのである。従って上部から下部に流過させるという構成を採用することで、再生は完全に行なわれ再生終了後直ちに軟水を供給することができるのである。
【００２３】
図３は切替弁１６の構造の詳細図である。原水は図において右側の第１の継手２２より切替弁１６に入り、定流量弁６へ入る。定流量弁６のケースは切替弁ケース１８が兼ねている。これにより接続用の継手が不要となりコンパクトにできる。定流量弁６を通った原水は一方は上側のしぼり弁７を通り塩ケース８に入る。もう一方は弁棒２４の後ろ側の第１の４方向弁１０に軸方向より入り第１のイオン交換カートリッジ１２に入る。第１の４方向弁１０と第２の４方向弁１１は弁棒２４に接続されており、弁棒２４を回転することで同時に切り替えを行うことができる。
【００２４】
原水を軸方向より入れ、軟水を軸方向へ出して第１の４方向弁１０と第２の４方向弁１１の下側を受板２０で閉じることで切替弁１６の下側への接続配管が不要となりシンプルで薄い切替弁１６とすることができる。第１の４方向弁１０と第２の４方向弁１１と各接続口は弁体２１により接続されている。図の構造の弁体２１の材質はゴム（ＮＢＲ）で止水時はゴムの弾性で弁棒２４へ押しつけられ、通水時は弁体２１内部が外部より圧力が高くなるため、弁体２１は水圧で弁棒２４に強く押し当てられる。このため、通水時は完全にシールされ、止水時は弁棒２４へ加わる圧力が少なくなり、軽いトルクで弁棒２４を回転させることができる。しかもこの弁棒２４と弁体２１を用いれば、これらの製造時に発生するバリやキズ、ヒケ等に原因した、切替弁１６周りのシール不足によるイオン交換カートリッジ内への再生水の混入等の問題が解消される。すなわち排水が原水と混ざるようなことがあると、この排水が混ざった原水はイオン交換カートリッジに入るため、これを排出するにはイオン交換カートリッジの容積以上の水を流してこれを排出する必要が生じるからである。かといってそのままにしておけば塩分の混ざった原水を長期間飲まなければならない。本実施例では切替弁１６周りの流体圧力と水流路の配置に工夫をこらしこれらの問題を解決している。
【００２５】
まず切替弁１６周りの通水時の流体の圧力関係について述べる。切替弁１６周りの通水時の圧力関係は、原水の水路の圧力が最も高く、次に再生水の水路の圧力が続き、吐出される軟水の水通路の圧力が次に高く、排水の水通路の圧力が最も低いものである。このため原水と再生水の圧力は相対的に高く、弁体２１の弾性作用とあいまって密封力は向上しシールに問題は生じない。しかも本実施例においては弁棒２４が切替弁ケース１８内に収容されており、第１のイオン交換カートリッジ１２または第２のイオン交換カートリッジ１３から吐出された軟水を、第２の４方向弁１１の軟水側の吐出口から弁棒２４と切替弁ケース１８の間に流出させ、ここを経由した後吐出管１４に吐出する構成を採用している。それ故第１の４方向弁１０に設けた原水の水路と第２の４方向弁１１に設けた再生水の水路は直接接触することがなく、間に軟水路を介在させることになる。このため通水時、再生水が原水に混じりあってイオン交換カートリッジに入り込むことはない。
【００２６】
また止水時には全体的に流体の圧力が低くなっており漏れは非常に少ない。そして短期間の止水の場合漏れ量が微少なためそのままでほとんど問題ない。また長期間の止水であっても、既述の通り第１の４方向弁１０に設けた原水の水路と第２の４方向弁１１に設けた再生水の水路は、直接接触することなく間に軟水路を介在させているので、再生水が原水に混ざってイオン交換カートリッジに混入するようなことはない。そしてこのとき切替弁１６周りの軟水に原水や排水が混じっても、衛生上の理由から使用初期の数分間は通し水をするため事実上問題はないのである。このように弁棒２４や弁体２１の製造時に発生するバリやキズ、ヒケ等に原因した、切替弁１６周りのシール不足によるイオン交換カートリッジ内への再生水の混入等の問題がすべて解消されるのである。しかも本実施例の切替弁１６は、第１のイオン交換カートリッジ１２または第２のイオン交換カートリッジ１３から吐出された軟水を、第２の４方向弁１１の軟水側の吐出口から弁棒２４と切替弁ケース１８の間に流出させ、ここを経由した後吐出管１４に吐出する構成を採用しているから、切替弁１６周りの構成をきわめてコンパクトにすることができるものである。また、イオン交換カートリッジの給排水口が同一方向で２重の同軸となっており、外側がイオン交換カートリッジケースで内側がパイプのカートリッジ内部の底部分まで延びている構造で、イオン交換カートリッジの交換を容易に行え、水通路をシンプルにすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１のイオン交換カートリッジと第２のイオン交換カートリッジによる原水の軟水化と再生とをワンタッチで簡単に切り替え、いつでも十分に軟水化された軟水を得ることができ、しかもコンパクトな軟水化装置を実現できる。
【００２８】
また軟水化時には第１のイオン交換カートリッジと第２のイオン交換カートリッジの内部を下部から上部へ原水を流すことで、カートリッジ内部のエア抜きやカートリッジ内部のイオン交換樹脂の撹拌を行え、また再生時には上部から下部へ再生水を流すことで、濃度の高い食塩水などの再生水は下側へ流れるため、イオン交換カートリッジ内の塩分を排出することができ、このため再生終了時にすぐに軟水を給水することができる。
【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内部の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施例における軟水化装置の切替弁の水の流れの詳細図
【図３】本発明の一実施例における軟水化装置の切替弁の構造を示す詳細図
【図４】従来の軟水化装置の内部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０ 第１の４方向弁
１１ 第２の４方向弁
１２ 第１のイオン交換カートリッジ
１３ 第２のイオン交換カートリッジ
１４ 吐出管
１５ 排出管

Claims (1)

1. イオン交換樹脂を有する第１のイオン交換カートリッジと、イオン交換樹脂を有する第２のイオン交換カートリッジと、溶解剤ケースと、第１の４方向弁と、第２の４方向弁と、定流量弁と、前記第１のイオン交換カートリッジまたは前記第２のイオン交換カートリッジで軟水化された軟水を吐出する吐出管と、前記第１のイオン交換カートリッジまたは前記第２のイオン交換カートリッジの再生を行った廃水の排出を行う排出管とを備え、前記第１の４方向弁は前記第１のイオン交換カートリッジと前記第２のイオン交換カートリッジと前記定流量弁と前記排出管と接続し、前記第２の４方向弁は前記第１のイオン交換カートリッジと前記第２のイオン交換カートリッジと前記溶解剤ケースと前記吐出管と接続し、第１の４方向弁と第２の４方向弁が一体の弁棒で切替える切替弁ケースに収容され、前記第１の４方向弁と前記第２の４方向弁を同時に切替え可能とし、前記第１のイオン交換カートリッジおよび前記第２のイオン交換カートリッジによる原水の軟水化とイオン交換樹脂の再生とを前記第１のイオン交換カートリッジおよび前記第２のイオン交換カートリッジとで交互に行うようにし、第１のイオン交換カートリッジまたは第２のイオン交換カートリッジから吐出された軟水を前記弁棒と前記切替弁ケースの間を経由して吐出することを特徴とする軟水化装置。

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