JP5729686B1 - 塩水供給ユニット及び硬水軟化装置 - Google Patents

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Abstract

塩水供給ユニット(1)は、塩収容部(71)及び塩水貯留部(72)を有する塩水タンク(7)と、塩が載置される塩水プレート(8)と、外部からの補給水の流れ及び外部への塩水の流れを制御すると共に、塩水タンク(7)内の水位が規定水位MLに達した場合に補給水の流れを遮断する塩水バルブ装置(10)と、塩水貯留部(72)に貯留された塩水(W3)と同水位の塩水(W3)が内部に貯留されると共に、塩水バルブ装置(10)が収容される塩水ウェル(9)と、を備え、塩水ウェル(9)は、塩水タンク(7)における規定水位と塩水プレート(8)の上面との間に位置する側面に塩水貯留部(72)と連通する上部連通口(92)を有し、且つ塩水プレート(8)の下面と塩水タンク(7)の底面との間に位置する側面に塩水貯留部(72)と連通する下部連通口(93)を有する。

Description

本発明は、塩水供給ユニット、及びこれを備えた硬水軟化装置に関する。
硬水軟化装置は、水道水等の原水に含まれる硬度成分を、イオン交換樹脂床を用いて硬度成分を除去(軟水化処理)することにより、軟水を製造する装置である。イオン交換樹脂床における硬度成分の除去能力は、軟水化処理を継続して行うことにより次第に低下する。そのため、硬度成分の除去能力が喪失する前に、イオン交換樹脂床に塩水(例えば、塩化ナトリウム水溶液)を作用させて、硬度成分の除去能力を回復させる再生処理を行う必要がある。
近年、原水の軟水化処理及びイオン交換樹脂床の再生処理における流路の切り換えを自動化した硬水軟化装置が提供されている。この硬水軟化装置は、原水の軟水化処理を行うイオン交換樹脂床を収容した圧力タンク(樹脂筒)と、軟水化処理と再生処理との切り換えの際に流体の流路を自動的に切り換えるコントロールバルブと、イオン交換樹脂床を再生する塩水を圧力タンクに供給する塩水供給ユニット(塩水供給装置)と、を備える(特許文献1参照)。
塩水供給ユニットは、主な構成として、塩水タンク、塩水プレート、水位検出用フロート、塩水ウェル、及び塩水バルブを備える。塩水タンクは、再生剤としての塩を収容可能な塩収容部、及び塩と外部から供給される補給水(例えば、原水)とから生成される塩水を貯留する塩水貯留部を、内部に有する。塩水プレートは、塩水タンクの内部を塩収容部と塩水貯留部とに仕切り、且つその上面に塩を載置可能な透水性の部材である。水位検出用フロートは、塩水ウェルの内部に配置され、水面に浮上可能な部材である。
塩水ウェルは、塩収容部と区画され、且つ水位検出用フロートを囲うように塩水タンクの内部に立設される円筒状の部材である。塩水ウェルは、その内部と塩水貯留部との間で流体を流通させる連通穴(流通穴)を有する。塩水ウェルにおける連通穴の高さ方向の位置は、塩水貯留部から塩水ウェル内へ送り込むことのできる塩水の最大量、すなわち再生処理時に消費可能な塩水の最大量を規定する。
塩水バルブは、塩水ウェル内に配置され、塩水ウェルの連通穴と塩水タンクの外部とを連通する連通路、及び水位検出用フロートの位置に応じて連通路を開閉する弁体等を有する。塩水ウェルは、塩水プレートを上下に貫通して、塩水タンクの底部まで挿入されている(特許文献2,3参照)。
硬水軟化装置においては、再生処理時において、コントロールバルブにより流路が切り換えられることにより、塩水タンクから塩水が圧力タンク内に導入され、イオン交換樹脂床が再生される。再生処理の後、塩水タンクには、次回の再生処理時に使用する塩水を生成するために補給水が供給される。この補給水に塩収容部の塩が溶解することにより、塩水タンク内には、飽和濃度の塩水が生成される。
特開2007−260574号公報 特開平4−108586号公報 特開2011−31214号公報
塩水供給ユニットでは、塩水ウェルの内部から塩水タンクに向かって補給水(真水)が供給され、塩が溶解すると、塩水ウェルの内外で塩水の濃度差が生じる。すなわち、塩水タンク内の補給水は、塩と接触して高濃度の塩水になりやすいが、塩水ウェル内の補給水は、塩と接触しないので低濃度の塩水になりやすい。この濃度差は、水中の塩分が濃度勾配によって拡散することにより次第に小さくなる。しかし、塩水ウェルの内外で塩水の濃度が均一になるには、非常に長い時間(例えば、数十時間)が必要となる。
塩水ウェルの内外で上記のような塩水の濃度差(比重差)が生じていると、塩水タンクでは相対的に塩水の水位が低くなり、塩水ウェルでは相対的に塩水の水位が高くなる。再生処理で塩水を使用する際には、塩水タンクの底部付近から塩水を抜き出すため、一度発生した水位差は、容易に解消されない。そして、このような状態で塩水ウェルの内部から塩水タンクに向かって補給水の供給が行われると、塩水ウェル内に配置された水位検出用フロートは、塩水タンクの水位が規定水位まで上昇しないうちに、規定水位に達する。水位検出用フロートが規定水位に達すると、補給水の流入が遮断されるため、塩水タンク内の水位は、予め設定された水位よりも低くなる。その結果、塩水プレート上に載置された塩に補給水が接触せず、飽和濃度の塩水が正常に生成されないことが起こり得る。
また、塩水ウェル内に塩濃度センサを設けた塩水供給ユニットにおいて、塩水ウェルの内外で塩水の濃度差が生じると、塩水タンク内の塩水の濃度を正確に検出することが難しくなる。塩濃度センサは、塩水タンクで規定濃度(例えば、飽和濃度)の塩水が生成されているか否かを検出する装置である。塩濃度センサにより、規定濃度の塩水が生成されていないことが検出されると、硬水軟化装置において、塩の残量不足がユーザに報知される。そのため、塩水タンクで生成される塩水の濃度を正確に検出できないと、硬水軟化装置において、塩の残量不足をユーザに適切なタイミングで報知できないことが起こり得る。
従って、本発明は、塩水タンクに補給水が供給された際に、塩水ウェル及び塩水タンクのそれぞれに貯留された塩水の濃度を速やかに均一にすることができる塩水供給ユニットを提供することを目的とする。
本発明は、塩を収容可能な塩収容部、及び当該塩収容部に収容された塩と外部から導入される補給水とから生成される塩水を貯留可能な塩水貯留部を有する塩水タンクと、前記塩水タンクの内部に配置され、前記塩収容部に収容された塩が載置される塩水プレートと、外部からの補給水の流れ及び外部への塩水の流れを制御すると共に、前記塩水タンク内の水位が予め設定された規定水位に達した場合に補給水の流れを遮断する機能を有する塩水バルブ装置と、前記塩水タンク内の塩水の濃度に応じて浮沈する濃度検出用フロートを有し、当該濃度検出用フロートの位置に応じて検出信号を出力する少なくとも1つの濃度検出部と、前記塩水タンクの内部に設置され、前記塩水バルブ装置及び前記濃度検出部が収容される塩水ウェルと、を備え、前記塩水ウェルは、前記規定水位における水面と前記塩水プレートの上面との間に位置する側面に、前記塩水貯留部と連通する上部連通口を有し、且つ前記塩水プレートの下面と前記塩水タンクの底面との間に位置する側面に、前記塩水貯留部と連通する下部連通口を有し、前記塩水バルブ装置は、補給水又は塩水が流通可能な弁穴を有する弁ボックスと、前記弁穴を貫通する棒状のフロートロッドと、当該フロートロッドの一方の端部に連結され前記弁穴を開閉可能な弁体と、前記フロートロッドの他方の端部に連結された水位検出用フロートと、を備え、前記濃度検出部は、濃度検出用フロートを上下動可能に保持するステムに内蔵されたフロート位置検出スイッチであって、塩水の濃度が予め設定された濃度以上となり、前記濃度検出用フロートが予め設定された位置に達したときに第1検出信号を出力し、塩水の濃度が予め設定された濃度未満となり、前記濃度検出用フロートが予め設定された位置から離れたときに前記第1検出信号とは異なる第2検出信号を出力するフロート位置検出スイッチを備え、前記ステムは、前記弁ボックスと前記水位検出用フロートとの間に位置する前記フロートロッドの近傍に設けられる塩水供給ユニットに関する。
また、前記ステムは、当該ステムの軸心が前記フロートロッドの軸心を中心とする単一の円周上に位置するように設けられることが好ましい。
また、前記水位検出用フロートは、最大浮上位置である前記規定水位まで移動したときに、当該水位検出用フロートの下端が前記塩水プレートの上面から上方20〜100mmの範囲に位置するように設定され、前記濃度検出用フロートは、最大浮上位置まで移動した前記水位検出用フロートの下端から150mm下方までの範囲において、当該濃度検出用フロートの下端が位置するように設定されることが好ましい。
また、前記水位検出用フロートは、垂直断面において逆凹形となる円筒状に形成され、前記フロートロッドの軸方向において、前記水位検出用フロートの上方側及び下方側にはそれぞれガイド部材が設けられ、下方側に設けられる前記ガイド部材には、前記水位検出用フロートの内部への気泡の混入を抑制するバッフル板が設けられることが好ましい。
また、本発明は、イオン交換樹脂床を充填した圧力タンクと、前記圧力タンクに接続され、内部の流路が切り替え可能な流路切替弁と、前記流路切替弁に接続され、当該流路切替弁において、前記イオン交換樹脂床の再生工程が実行可能となるように前記流路が切り替えられた場合に、再生剤としての塩水を前記流路切替弁を介して前記圧力タンクに供給する請求項1〜4のいずれかに記載の塩水供給ユニットと、前記流路切替弁における流路の切り替え及び前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度判定を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度判定を、前記再生工程の直前に実行し、当該濃度判定において前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度が予め設定された濃度未満であると判定された場合には、塩の残量不足を報知する、
硬水軟化装置に関する。
本発明によれば、塩水タンクに補給水が供給された際に、塩水ウェル及び塩水タンクのそれぞれに貯留された塩水の濃度を速やかに均一にすることができる塩水供給ユニットを提供することができる。
第1実施形態に係る硬水軟化装置1の概略構成図である。 塩水ウェル9の構成を示す斜視図である。 濃度検出部11を含む塩水バルブ装置10の側面図である。 濃度検出部11を含む塩水バルブ装置10の分解斜視図である。 塩水バルブ装置10の主要部を示す分解斜視図である。 塩水バルブ装置10の上部エアチェックハウジング122周辺の構成を示す分解斜視図である。 エアチェックハウジング部120の内部構造を示す概略断面図である。 濃度検出部11の側面図である。 濃度検出用フロート111の内部構成を示す概略断面図である。 図8のA−A線に対応する概略断面図である。 下部ストッパ115の取り付け構造を示す斜視図である。 制御部4において塩水W3の濃度判定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る塩水供給ユニット及び、これを備えた硬水軟化装置の実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る硬水軟化装置1の概略構成図である。図1に示すように、第1実施形態に係る硬水軟化装置1は、イオン交換ユニット2と、塩水供給ユニット3と、制御部4と、を備える。また、硬水軟化装置1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水/補給水ラインL3と、排水ラインL4と、を備える。なお、図1では、電気的な経路(信号線)を破線で示している。
イオン交換ユニット2は、導入された原水W1に含まれる硬度成分を、イオン交換樹脂床を用いて軟水化処理することにより、軟水W2を製造する。イオン交換ユニット2は、圧力タンク5と、流路切替弁6と、を備える。
圧力タンク5は、原水W1の硬度成分を除去するイオン交換樹脂床(不図示)が充填された容器である。イオン交換樹脂床は、例えば強酸性陽イオン交換樹脂ビーズからなっている。
流路切替弁6は、複数の弁及び流路(不図示)を有する。複数の弁は、それぞれカムを介してモータ(いずれも不図示)と連係されている。モータの駆動力でカムを所定の角度まで回転させ、弁体と結合されたシャフトを進退させることにより、所定の弁が開閉して、流路の切り替えが行われる。モータは、制御部4と信号線を介して電気的に接続されている。弁の開閉は、制御部4からモータに出力される指令信号により制御される。
流路切替弁6は、圧力タンク5の上部に接続され、圧力タンク5の上部開口(不図示)を封止している。流路切替弁6の下部には、圧力タンク5の上部開口と対応する位置に、通水路や排水路等(不図示)の各端部が開口している。なお、流路切替弁6の流路を切り替えて実行される通水工程や再生工程等の運転工程については後述する。
塩水供給ユニット3は、再生工程において、塩水を圧力タンク5へ供給する。塩水供給ユニット3は、塩水タンク7と、塩水プレート8と、塩水ウェル9と、塩水バルブ装置10(符号のみ)と、を備える。
塩水タンク7は、塩水W3を貯留するドラム状の容器である。塩水タンク7の内部には、塩水プレート8が水平に配置されている。塩水タンク7の内部は、塩水プレート8により、塩収容部71と、塩水貯留部72とに区画される。塩収容部71は、再生剤としての塩STを収容可能な領域である。塩水貯留部72は、塩収容部71に収容された塩STと外部から導入された補給水(原水W1)とから生成される塩水W3を、貯留可能な領域である。
なお、塩水タンク7に供給される補給水(原水W1)の水量は、塩水バルブ装置10(後述)により調節される。塩水W3を生成するためには、補給水と塩STを恒常的に接触させておく必要があるため、補給水は塩水プレート8よりも上方の位置に設定された規定水位WLまで供給される。補給水に塩STが溶け込むと、生成した塩水W3の水面は、規定水位WLから若干上昇する。
塩水プレート8は、塩収容部71に収容された塩STが載置される円盤状の部材である。塩水プレート8は、透水性を有する板状の部材(多孔板、網板等)により構成される。塩水プレート8の上表面は、塩STの結晶粒子の落下を防ぐため、メッシュの細かいネットで覆われる。塩水プレート8に載置された塩STの一部は、塩水プレート8から塩水貯留部72に溶け出し、補給水と混じり合うことにより塩水W3となる。塩水プレート8は、円形孔81を有する。塩水ウェル9(後述)は、円形孔81を貫通して、塩水タンク7の底面に設置される。
塩水タンク7に補給水が補給され、塩水タンク7に貯留された塩水濃度が飽和濃度(26wt%程度)よりも低くなると、塩水プレート8に載置された塩STは、塩水貯留部72に貯留された塩水W3に溶け出す。そして、塩STの溶け出しにより、塩水濃度が徐々に高くなり、飽和濃度に近くなると、塩STの溶け出しが止まる。これにより、塩水タンク7に貯留される塩水W3は、ほぼ飽和濃度に近い濃度に維持される。また、塩水プレート8上には、残った塩STが保持される。
塩水ウェル9は、塩水バルブ装置10及び濃度検出部11(不図示)を塩STから隔離して収容する容器である。塩水バルブ装置10は、流路切替弁6からの補給水(原水W1)の流れ及び流路切替弁6への塩水W3の流れを制御すると共に、前記塩水タンク内の水位が予め設定された規定水位WLに達した場合に補給水の流れを遮断する機能を有する。濃度検出部11は、塩水ウェル9内の塩水濃度を検出する機能を有する。塩水ウェル9、塩水バルブ装置10及び濃度検出部11の構成については後述する。
制御部4は、CPU及びメモリを含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部4は、流路切替弁6及び塩水バルブ装置10と電気的に接続されている。制御部4は、運転工程に応じて、流路切替弁6に指令信号を出力する。また、制御部4は、塩水バルブ装置10から出力された検出信号を受信する。
制御部4は、予めプログラムされた運転工程に応じて、流路切替弁6における流路の切り替えを実行する。制御部4は、所定の運転工程に応じた指令信号を流路切替弁6に出力する。流路切替弁6では、制御部4から出力された指令信号により、内蔵されたモータ(不図示)が駆動され、カムを介して所定の弁が開閉される。所定の弁が開閉されることにより、流路切替弁6において、運転工程に応じた流路が設定される。
また、制御部4は、再生工程の直前に、塩水バルブ装置10の濃度検出部11(後述)から出力される検出信号に基づいて、塩水W3の濃度判定を行う。制御部4において、塩水タンク7に貯留された塩水濃度が予め設定された規定濃度(例えば13wt%)未満であると判定された場合には、塩の残量不足がユーザに報知される。本実施形態において、塩の残量不足は、硬水軟化装置1の操作パネル(不図示)に設けられた警告ランプの点灯(又は点滅)により、ユーザに報知される。なお、制御部4において、塩水W3の濃度判定を行う場合の処理手順については後述する。
原水ラインL1は、水道水等の原水W1が流通するラインである。原水ラインL1の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。また、原水ラインL1の下流側の端部は、流路切替弁6の原水入口に接続されている。
軟水ラインL2は、イオン交換ユニット2で製造された軟水W2が流通するラインである。軟水ラインL2の上流側の端部は、流路切替弁6の軟水出口に接続されている。また、軟水ラインL2の下流側の端部は、軟水W2の需要箇所に接続されている。
塩水/補給水ラインL3は、塩水バルブ装置10と流路切替弁6との間をつなぐラインである。塩水/補給水ラインL3には、再生処理の運転工程(以下、「再生工程」ともいう)において、塩水ウェル9から流路切替弁6に向けて塩水W3が流通する。また、塩水/補給水ラインL3には、塩水タンク7に補給水を供給する運転工程(以下、「補水工程」ともいう)において、流路切替弁6から塩水ウェル9に向けて補給水(原水W1)が流通する。
排水ラインL4は、再生工程において使用された塩水W3が廃棄されるラインである。排水ラインL4の上流側の端部は、流路切替弁6の塩水出口に接続されている。また、排水ラインL4の下流側の端部は、塩水W3の排出口(不図示)に向けて開口している。
次に、硬水軟化装置1において実行される各運転工程について説明する。本実施形態に係る硬水軟化装置1では、主な運転工程として、通水工程、再生工程、及び補水工程が順に実行される。なお、その他の工程(例えば、押出工程)については説明を省略する。
通水工程は、原水W1から軟水W2を製造する工程である。通水工程において、原水W1は、原水ラインL1及び流路切替弁6を介して圧力タンク5へ供給される。圧力タンク5では、原水W1がイオン交換樹脂床を通過する間に硬度成分が除去され、軟水W2が製造される。圧力タンク5で製造された軟水W2は、流路切替弁6から軟水ラインL2を介して需要箇所に送出される。
再生工程は、イオン交換樹脂床における硬度成分の除去能力を回復させる工程である。再生工程において、塩水タンク7に貯留された塩水W3は、塩水/補給水ラインL3及び流路切替弁6を介して圧力タンク5へ導入される。圧力タンク5では、導入された塩水W3によりイオン交換樹脂床が再生される。イオン交換樹脂床を再生した塩水W3は、排水ラインL4を介して外部に廃棄される。
補水工程は、再生工程において消費された塩水W3を再び調整することのできる水量の補給水を、塩水タンク7に供給する工程である。補水工程において、補給水としての原水W1は、原水ラインL1、流路切替弁6及び塩水/補給水ラインL3を介して塩水タンク7に供給される。なお、補水工程において、塩水タンク7に供給される補給水は、原水W1に限らず、軟水W2であってもよい。
次に、塩水ウェル9、塩水バルブ装置10及び濃度検出部11の構成について説明する。
まず、塩水ウェル9について説明する。
図2は、塩水ウェル9の構成を示す斜視図である。図2に示すように、塩水ウェル9は、円筒状の本体90と、カバー91と、を備える。また、塩水ウェル9は、本体90の側面に、上部連通口92と、下部連通口93と、を有する。
上部連通口92は、塩水ウェル9の上部において、塩水ウェル9と塩水貯留部72とを連通する開口である。上部連通口92は、図1に示すように、塩水ウェル9において、規定水位WLにおける水面と塩水プレート8の上面との間に位置する側面に設けられる。上部連通口92は、図2に示すように、塩水ウェル9の側面に、1箇所設けられている。また、図2に示すように、上部連通口92には、フィルタ94(図1では不図示)が取り付けられる。上部連通口92にフィルタ94を取り付けることにより、塩水ウェル9内への塩STの侵入を防止することができる。なお、図面では表示していないが、上部連通口92は、塩水タンク7における内周円の接線方向に向けるのが好ましい。この場合、フィルタ94には、塩STの重さが掛かりにくくなるので、フィルタ94の破損が起こらず、またフィルタ94を介した塩水W3の流通も阻害されない。
下部連通口93は、塩水ウェル9の下部において、塩水ウェル9と塩水貯留部72とを連通する開口である。下部連通口93は、図1に示すように、塩水ウェル9において、塩水プレート8の下面と塩水タンク7の底面73との間に位置する側面に設けられる。下部連通口93は、図2に示すように、塩水ウェル9の側面に、8箇所設けられている。また、図2に示すように、下部連通口93には、円筒状のフィルタ95(図1では不図示)が取り付けられる。下部連通口93にフィルタ95を取り付けることにより、塩水ウェル9内へのゴミ類の侵入を防止することができる。
カバー91は、塩水バルブパイプ110及びセンサケーブル保護チューブ119(後述)の貫通する2つの孔部(符号省略)を有する。
ここで、塩水ウェル9に設けられた上部連通口92及び下部連通口93の作用を、図1を参照しながら説明する。
補水工程の開始時点(すなわち、再生工程の終了時点)において、塩水タンク7の底部には、若干量の塩水W3が残っている。外部から補給水(原水W1)が規定水位WLまで供給されると、残っている塩水W3は希釈される。そのため、補水工程の終了時点において、塩水貯留部72の全体では、塩水濃度が低くなっている。その状態で、塩水プレート8を通じて塩水貯留部72に塩STが溶け出すと、塩水貯留部72の上部の塩水濃度は、塩水貯留部72の下部の塩水濃度よりも相対的に高くなる。つまり、塩水貯留部72の上部には、比重の高い塩水W3が存在し、塩水貯留部72の下部には、比重の低い塩水W3が存在することになる。すると、比重の高い塩水W3は、比重の低い塩水W3を押し下げようとする。これにより、塩水貯留部72では、塩水W3の下降流(図中、下向き実線矢印)が生じる。この下降流により塩水貯留部72の下部から押し出された比重の低い塩水W3は、下部連通口93から塩水ウェル9の内部に流入する。塩水ウェル9に流入した塩水W3は、塩水ウェル9内に存在する塩水W3を下部から上部に向けて押し上げる。これにより、塩水ウェル9内では、塩水W3の上昇流(図中、上向き破線矢印)が生じる。この上昇流により塩水ウェル9の上部から押し出された比重の低い塩水W3は、上部連通口92から塩水ウェル9の外に流出する。そして、比重の低い塩水W3が塩STと繰り返し接触することで、塩の溶解が促進される。
このように、補水工程において、塩水タンク7に外部から補給水が供給されると、塩水W3の比重差によって、塩水ウェル9の外側(塩水貯留部72)では塩水W3の下降流が生じ、塩水ウェル9の内部では塩水W3の上昇流が生じる。すなわち、塩水ウェル9の内部と塩水タンク7との間において、塩水W3の循環対流が生じる。この循環対流は、塩水ウェル9の内外の比重差、すなわち濃度差がほぼ無くなるまで継続する。この結果、塩水ウェル9の内部及び塩水タンク7にそれぞれ貯留された塩水W3の濃度は、速やかに均一になる。
次に、塩水バルブ装置10について説明する。
図3は、濃度検出部11を含む塩水バルブ装置10の側面図である。図4は、濃度検出部11を含む塩水バルブ装置10の分解斜視図である。図5は、塩水バルブ装置10の主要部を示す分解斜視図である。図6は、塩水バルブ装置10の上部エアチェックハウジング122周辺の構成を示す分解斜視図である。図7は、エアチェックハウジング部120の内部構造を示す概略断面図である。
図3及び図4に示すように、塩水バルブ装置10は、フロート部100と、塩水バルブパイプ110と、エアチェックハウジング部120と、を備える。また、塩水バルブ装置10には、濃度検出部11(後述)が取り付けられている。
フロート部100は、水位検出用フロート101と、上ガイド部材102と、下ガイド部材103と、フロートロッド104と、を備える。
水位検出用フロート101は、塩水ウェル9の内部に貯留された塩水W3の水位を検出するための部材である。水位検出用フロート101は、図5に示すように、垂直断面において逆凹形となる円筒状に形成されている。水位検出用フロート101は、上部にガイド軸101aを有する。水位検出用フロート101は、補給水(原水W1)よりも比重の小さい材料により構成される。そのため、水位検出用フロート101は、補給水及び塩水W3に対して浮力を有する。
ここで、水位検出用フロート101の設置される位置について説明する。図3に示す符号H1は、水位検出用フロート101を最大浮上位置である規定水位WLまで移動させたときの、水位検出用フロート101の下端の位置を示す。また、図3において、符号H2は、塩水プレート8(図1参照)の上面の位置を示す。水位検出用フロート101は、最大浮上位置である規定水位WLまで移動したときに、その下端(H1)が塩水プレート8の上面(H2)から上方20〜100mmの範囲(図中A)に位置するように設置される。なお、水位検出用フロート101に隣接する濃度検出用フロート111の設置される位置については後述する。
再び、フロート部100について説明する。
上ガイド部材102及び下ガイド部材103は、水位検出用フロート101の上下方向(フロートロッド104の軸方向)における移動範囲を規制するための部材である。
図4に示すように、上ガイド部材102は、フロートロッド104の軸方向において、水位検出用フロート101の上方側に設けられるガイド部材である。上ガイド部材102は、ネジS1により塩水バルブパイプ110に取り付けられる。上ガイド部材102は、ガイド孔102aを有する。ガイド孔102aには、水位検出用フロート101のガイド軸101aが貫通する。
また、図4に示すように、下ガイド部材103は、フロートロッド104の軸方向において、水位検出用フロート101の下方側に設けられるガイド部材である。下ガイド部材103は、ネジS2により塩水バルブパイプ110に取り付けられる。下ガイド部材103は、ガイド孔103aを有する。このガイド孔103aには、フロートロッド104(後述)が貫通する。下ガイド部材103は、図3及び図4に示すように、センサ取付片103bを有する。センサ取付片103bには、濃度検出部11(後述)が取り付けられる。
また、図4及び図5に示すように、下ガイド部材103は、略円盤形のバッフル板103cを有する。バッフル板103cは、水位検出用フロート101の中空部(垂直断面において逆凹形となる内部空間)への気泡の混入を抑制するための部材である。本実施形態のバッフル板103cは、下ガイド部材103と一体化されている。
なお、バッフル板の構成は、これに限らず、略円盤形に形成された単体のバッフル板を、下ガイド部材103の上面側又は下面側に貼り付けた構成としてもよい。この場合、下ガイド部材103として、図4に示す形状の上ガイド部材102を用いることができる。
フロートロッド104は、水位検出用フロート101に連動して上下に移動する棒状の部材である。フロートロッド104の上端は、水位検出用フロート101に連結されている。また、フロートロッド104の下端は、図5に示すように、弁体としての補水ストッパ124(後述)に連結されている。
塩水バルブパイプ110は、塩水タンク7から外部に供給される塩水W3、及び外部から塩水タンク7に供給される補給水(原水W1)が流通する筒状の部材である。塩水バルブパイプ110の上方の端部は、図3及び図4に示すように、塩水ウェル9のカバー91を貫通して、継手96に接続されている。継手96は、塩水バルブパイプ110と、塩水/補給水ラインL3の塩水供給ユニット3側の一方の端部とを接続する部品である。なお、継手96と塩水/補給水ラインL3の一方の端部との間に、他の継手や接続部品等が設けられてもよい。また、塩水バルブパイプ110の下方の端部は、図6に示すように、下部エアチェックハウジング129(後述)の第2孔部129bに接続されている。
エアチェックハウジング部120は、図5に示すように、塩水バルブフィルタ121と、弁ボックスとしての上部エアチェックハウジング122と、角リング123と、弁体としての補水ストッパ124と、を備える。また、エアチェックハウジング部120は、図4に示すように、ボールホルダ125と、フロートボール126と、Oリング127と、角リング128と、を備える。更に、エアチェックハウジング部120は、図6に示すように、下部エアチェックハウジング129と、金属ボール130と、プラグ131と、を備える。
塩水バルブフィルタ121は、塩水タンク7から流路切替弁6に供給される塩水W3に含まれるゴミ類を除去する。ここで除去されるゴミ類は、主に塩STに由来のものである。塩水バルブフィルタ121は、図4及び図5に示すように、ガイド孔121aを有する。ガイド孔121aには、フロートロッド104が貫通する。
上部エアチェックハウジング122は、下部エアチェックハウジング129(後述)と共に、塩水バルブフィルタ121を保持する部材である。上部エアチェックハウジング122は、上部に弁孔122aを有する。弁孔122aは、塩水W3及び補給水が流通可能な開口である。上部エアチェックハウジング122の上部には、塩水バルブフィルタ121が取り付けられる。また、上部エアチェックハウジング122は、下部エアチェックハウジング129(後述)と連結される。
角リング123は、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aに取り付けられる部品(弁座)である。
補水ストッパ124は、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aを開閉可能な部品(弁体)である。補水ストッパ124は、フロートロッド104の下端に連結されている。フロートロッド104の上端は、水位検出用フロート101に連結されている。そのため、補水ストッパ124は、水位検出用フロート101と共に、フロートロッド104の軸方向に移動する。補水ストッパ124の動作については後述する。
ボールホルダ125は、フロートボール126を収容可能な部品である。ボールホルダ125は、フロートボール126を上下方向に移動可能に保持する。塩水W3及び補給水は、ボールホルダ125の上部にフロートボール126が押し上げられた状態において、上部エアチェックハウジング122とボールホルダ125との隙間を流通することができる。
フロートボール126は、ボールホルダ125に保持される球形の部品である。フロートボール126は、ボールホルダ125内の水位に応じて、下部エアチェックハウジング129の第1孔部129a(後述)を開閉する。フロートボール126は、補給水(原水W1)よりも比重の小さい材料により構成される。そのため、フロートボール126は、補給水及び塩水W3に対して浮力を有する。なお、フロートボール126は、水位に連動して確実に浮沈するように、当該部品を中空に形成して比重を調整することが好ましい。
Oリング127は、上部エアチェックハウジング122と、下部エアチェックハウジング129との間を密閉する部材である。
角リング128は、下部エアチェックハウジング129の第1孔部129aに配置される部材である。角リング128の内径は、第1孔部129aの直径よりも大きく、フロートボール126の弁座として作用する。
下部エアチェックハウジング129は、上部エアチェックハウジング122の下方に配置される部材である。図6に示すように、下部エアチェックハウジング129は、第1孔部129a、第2孔部129b及び第3孔部129cを有する。
第1孔部129aは、塩水W3及び補給水(原水W1)が流通可能な開口である。第2孔部129bは、塩水バルブパイプ110の下方の端部が接続される開口である。第3孔部129cは、金属ボール130が収容される開口である。プラグ131は、第3孔部129cを塞ぐ部材である。なお、第3孔部129cの奥側には、通水孔132が形成されている(図7参照)。通水孔132の開口に金属ボール130が当接した状態において、金属ボール130と通水孔132の間には、若干の隙間が形成される。
図4に示すように、上部エアチェックハウジング122及び下部エアチェックハウジング129は、ボールホルダ125、フロートボール126、Oリング127及び角リング128が収容された状態で、ネジS3により連結される。
ここで、エアチェックハウジング部120の機能を、図7を参照しながら説明する。図7では、説明を容易にするため、エアチェックハウジング部120を簡略化している。
再生工程では、制御部4により流路切替弁6の流路が切り替えられ、塩水ウェル9から流路切替弁6に向けて塩水W3が流通可能となる。また、流路切替弁6の内部が再生工程の流路に切り替えられると、流路切替弁6の内部に負圧が発生する。これにより、塩水/補給水ラインL3、塩水バルブパイプ110、及びエアチェックハウジング部120の内部も負圧となる。この負圧により、図7に示すように、補水ストッパ124が下降して、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aが開放される。弁孔122aが開放されると、塩水タンク7に貯留されていた塩水W3がエアチェックハウジング部120の内部に吸引される。なお、フロートボール126は、ボールホルダ125の内部で浮上しているため、下部エアチェックハウジング129の第1孔部129aは開放されている。また、金属ボール130は、塩水W3の流れに乗ってプラグ131側(図面の左方向)へ移動する。吸引された塩水W3は、エアチェックハウジング部120の内部を流通し、塩水バルブパイプ110、塩水/補給水ラインL3を介して流路切替弁6へ供給される。流路切替弁6に供給された塩水W3は、圧力タンク5(図1参照)内に導入され、イオン交換樹脂床(不図示)を再生させる。
再生工程の進行により、塩水タンク7に貯留された塩水W3の水位は徐々に低下する。そして、エアチェックハウジング部120の内部において、塩水W3がほぼなくなると、フロートボール126が下降して第1孔部129aを閉じる。そのため、塩水タンク7から流路切替弁6への塩水W3の供給が停止する。また、フロートボール126が第1孔部129aを閉じることにより、空気の吸引が抑制される。なお、塩水W3がほぼなくなった状態において、補水ストッパ124は、下降したままとなる。そのため、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aも開放されたままとなる。
続いて、補水工程が実行される。補水工程では、制御部4により流路切替弁6の流路が切り替えられ、流路切替弁6から塩水ウェル9に向けて補給水(原水W1)が流通可能となる。そして、流路切替弁6から塩水ウェル9に向けて補給水が供給されると、エアチェックハウジング部120の内部において、フロートボール126が供給された補給水により押し上げられ、第1孔部129aが開放される。これにより、補給水は、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aから塩水タンク7の内部に流れ込み、塩水貯留部72に貯留される。この時、金属ボール130は、補給水の流れに乗って通水孔132側(図面の右方向)へ移動し、通水孔132の開口に当接して補給水の流量を制限する。これにより、補水の実行中に過大な流量の補給水がエアチェックハウジング部120の内部に流入した場合でも、水圧により補水ストッパ124が閉弁してしまうことが防止される。
その後、補給水が塩水貯留部72に貯留されるに従い、塩水ウェル9の内部における塩水W3の水位は徐々に上昇する。塩水W3の水位が上昇すると、水位検出用フロート101も上昇する。水位検出用フロート101は、フロートロッド104を介して補水ストッパ124と連結されている。そのため、塩水W3の水位が規定水位WLまで上昇して、水位検出用フロート101が最大浮上位置に達すると、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aは、補水ストッパ124により閉じられる。これにより、補給水の塩水タンク7への流れ込みが停止する。
上述したように、塩水バルブ装置10は、補水工程において、塩水タンク7に外部から補給水を導入する機能、及び再生工程において、塩水タンク7の内部に貯留された塩水W3を外部に供給する機能を有する。
次に、濃度検出部11について説明する。
図8は、濃度検出部11の側面図である。図9は、濃度検出用フロートの内部構成を示す概略断面図である。図10は、図8のA−A線に対応する概略断面図である。図11は、下部ストッパの取り付け構造を示す斜視図である。図11では、濃度検出用フロート111の図示を省略している。
図8に示すように、濃度検出部11は、濃度検出用フロート111と、ステム112と、センサ取付部113と、上部ストッパ114と、下部ストッパ115と、を備える。また、図8及び図9に示すように、濃度検出部11は、フロート位置検出スイッチ116及び磁石117(図9参照)と、センサケーブル118と、センサケーブル保護チューブ119とを備える。
濃度検出用フロート111は、塩水ウェル9の内部に存在する塩水W3の濃度を検出するための部材である。濃度検出用フロート111は、略円筒状に形成されている。また、図9に示すように、濃度検出用フロート111は、貫通孔111aを有する。貫通孔111aは、濃度検出用フロート111の中心軸に沿って形成された円柱状の開口である。貫通孔111aには、ステム112が貫通する。また、濃度検出用フロート111は、図9に示すように、貫通孔111aと接する側に磁石117が埋め込まれている。
本実施形態において、濃度検出用フロート111は、比重1.1程度の部材により構成される。比重1.1は、約13wt%の塩水の比重に相当する。そのため、塩水ウェル9内に貯留された塩水W3の濃度が13wt%よりも高ければ、濃度検出用フロート111は、ステム112に沿って上昇する。一方、塩水W3の濃度が13wt%よりも低ければ、濃度検出用フロート111は、ステム112に沿って下降する。
濃度検出用フロート111の比重の調整は、各種の方法を採用することができる。例えば、検出したい比重と同等の比重を持つ合成樹脂材料を用いて、フロートを中実に形成することにより調整可能である。また、例えば、検出したい比重よりも低い比重を持つ合成樹脂材料を用いてフロートを中空に形成し、内部に所要の比重の重り(固体・液体)を仕込むことにより調整可能である。
塩水W3の予め設定された濃度を13wt%とすると、塩水W3の濃度が13wt%よりも高ければ、濃度検出用フロート111が上昇して、フロート位置検出スイッチ116から制御部4に第1検出信号(後述)が出力される。一方、塩水W3の濃度が13wt%よりも低くなると、濃度検出用フロート111が下降して、フロート位置検出スイッチ116から制御部4に第2検出信号(後述)が出力される。
ステム112は、濃度検出用フロート111を保持する部材である。ステム112は、濃度検出用フロート111を、軸方向に移動可能に(すなわち、上下動可能に)保持する。ステム112の内部には、フロート位置検出スイッチ116が内蔵されている。ステム112の上側の端部は、センサ取付部113に接続されている。また、ステム112は、下側の端部に溝112a(図11参照)を有する。
フロート位置検出スイッチ116は、磁石117(図9参照)の磁界に応じて、内部のリード片(不図示)が開閉するリードスイッチである。リード片には、それぞれセンサケーブル118が接続されている。フロート位置検出スイッチ116には、センサケーブル118を介して、制御部4から予め設定された電位(設定電位)の電流が供給される。
塩水W3の濃度が予め設定された濃度(13wt%)以上になると、濃度検出用フロート111が上昇して、磁石117がフロート位置検出スイッチ116に近接する。すると、磁石117の磁界の作用により、内部のリード片同士が接触(導通)し、フロート位置検出スイッチ116から第1検出信号(設定電位)が制御部4に出力される。すなわち、フロート位置検出スイッチ116は、濃度検出用フロート111が予め設定された位置(濃度13wt%で濃度検出用フロート111が停止する位置)に達したときに、第1検出信号を出力する。
一方、塩水W3の濃度が予め設定された濃度(13wt%)未満になると、濃度検出用フロート111が下降して、磁石117がフロート位置検出スイッチ116から離れる。すると、磁石117の磁界が作用しなくなり、内部のリード片同士が非接触(非導通)となるため、フロート位置検出スイッチ116から第2検出信号(ゼロ電位)が制御部4に出力される。すなわち、フロート位置検出スイッチ116は、濃度検出用フロート111が予め設定された位置(濃度13wt%で濃度検出用フロート111が停止する位置)から離れたときに、第2検出信号を出力する。
上部ストッパ114及び下部ストッパ115(図8参照)は、濃度検出用フロート111の上下方向(ステム112の軸方向)における移動範囲を規制するための部材である。すなわち、濃度検出用フロート111は、ステム112の軸方向において、上部ストッパ114と下部ストッパ115との間で移動可能に構成される。
上部ストッパ114は、ステム112の上方側に設けられる部材である。上部ストッパ114は、図10に示すように、六角形に形成されたフランジ状の部品である。上部ストッパ114は、2つの突起部114aを有する。突起部114aを設けることにより、上方に移動した濃度検出用フロート111が上部ストッパ114の下面に張り付き、乾燥して固着するのを防止することができる。
下部ストッパ115は、ステム112の下方側に設けられる部材(スナップリング)である。下部ストッパ115は、図11に示すように、中央部に円形の開口115aを有するリング状の板材である。また、下部ストッパ115は、切り欠き部115bを有する。下部ストッパ115は、切り欠き部115bを開くようにして撓ませることにより、ステム112の溝112aに嵌めこむことができる。また、下部ストッパ115は、切り欠き部115bを開くようにして撓ませることにより、ステム112の溝112aから取り外すことができる。
センサ取付部113(図8参照)は、濃度検出部11を、塩水バルブパイプ110に取り付けるための部品である。センサ取付部113は、袋ナット113aと、この袋ナット113aと嵌合するネジ部113b(図4参照)と、を有する。図4に示すように、下ガイド部材103のセンサ取付片103bに設けられた孔(符号略)にネジ部113bを挿入し、そのネジ部113bに袋ナット113aを締め込むことにより、濃度検出部11を下ガイド部材103に取り付けることができる。濃度検出部11を下ガイド部材103に取り付けると、ステム112は、上部エアチェックハウジング122と水位検出用フロート101との間に位置するフロートロッド104の近傍に配置される(図3参照)。また、ステム112の軸心は、フロートロッド104の軸心を中心とする単一の円周上に設けられる。
ここで、濃度検出用フロート111の設置される位置について説明する。図3に示すように、濃度検出用フロート111は、最大浮上位置である規定水位WLまで移動した水位検出用フロート101の下端(H1)から150mm下方までの範囲(図中B)において、濃度検出用フロート111の下端が位置するように設置される。
センサケーブル118(図8参照)は、フロート位置検出スイッチ116に接続された電線である。センサケーブル保護チューブ119は、センサケーブル118を収容する部材である。センサケーブル保護チューブ119としては、例えば、外径6mm,内径4.5mmのナイロンチューブを用いることができる。センサケーブル保護チューブ119にセンサケーブル118を収容することにより、センサケーブル118の防水性及び絶縁性を高めることができる。従って、センサケーブル118の腐食や接触不良等による誤判定を抑制することができる。
なお、センサケーブル保護チューブ119は、図3に示すように、塩水バルブパイプ110の側面に、締結具105により取り付けられる。また、センサケーブル保護チューブ119は、カバー91に設けられた孔部(不図示)を貫通して、塩水ウェル9の外部に引き出される。
次に、本実施形態の制御部4において、塩水W3の濃度判定を行う場合の処理手順を、図12を参照しながら説明する。図12は、制御部4において、塩水W3の濃度判定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図12に示すフローチャートの処理は、硬水軟化装置1の運転中において繰り返し実行される。
図12に示すステップST101において、制御部4は、設定された運転工程が再生工程か否かを判定する。このステップST101において、制御部4により、設定された運転工程が再生工程である(YES)と判定された場合に、処理はステップST102へ移行する。また、ステップST101において、制御部4により、設定された運転工程が再生工程ではない(NO)と判定された場合に、処理はステップST101へ戻る。
ステップST102(ステップST101:YES)において、制御部4は、濃度検出部11(フロート位置検出スイッチ116)から出力された検出信号を取得する。
ステップST103において、制御部4は、ステップST102で取得した検出信号が第1検出信号か否かを判定する。このステップST103において、制御部4により、取得した検出信号が第1検出信号である(YES)と判定された場合に、処理はステップST104へ移行する。また、ステップST103において、制御部4により、取得した検出信号が第1検出信号でない(NO)と判定された場合、すなわち、取得した検出信号が第2検出信号であると判定された場合に、処理はステップST105へ移行する。
ステップST104(ステップST103:YES)において、制御部4は、再生工程へ移行する。その後、本フローチャートの処理は終了する(次工程の押出工程へ移行する)。
一方、ステップST105(ステップST103:NO)において、制御部4は、硬水軟化装置1の操作パネル(不図示)に設けられた警告ランプを点灯させて、ユーザに塩の残量不足を報知する。
なお、ステップST105でユーザに塩の残量不足を報知した場合であっても、制御部4は、再生工程への移行を許可する。これは、塩水濃度が低下していても、イオン交換樹脂床の能力回復がある程度可能であり、軟水の採水が期待できるからである。ただし、早期の硬度漏れ(すなわち、採水量の低下)が避けられないことから、塩の残量不足を報知した場合には、再生終了後に再生不良を報知するのが望ましい。
上述した第1実施形態に係る塩水供給ユニット3によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
(1)塩水供給ユニット3において、塩水ウェル9は、本体90の側面に、上部連通口92及び下部連通口93を有する(図2参照)。塩水供給ユニット3の塩水タンク7に外部から補給水が供給されて塩STが溶解すると、塩水貯留部72の上部に存在する比重の高い塩水W3は、塩水貯留部72の下部に存在する比重の低い塩水W3を押し下げる。そのため、塩水貯留部72の上部から下部に向って塩水W3の下降流が生じる。この下降流に押し出された比重の低い塩水W3は、下部連通口93から塩水ウェル9の内部に流入する。塩水ウェル9に流入した塩水W3は、塩水ウェル9内に存在する塩水W3を下部から上部に向かって押し上げる。そのため、塩水ウェル9内では、塩水W3の上昇流が生じる。この上昇流により塩水ウェル9の上部から押し出された塩水W3は、上部連通口92から塩水ウェル9の外に流出する。そして、比重の低い塩水W3が塩STと繰り返し接触することで、塩の溶解が促進される。
このように、塩水タンク7に外部から補給水が供給されると、塩水W3の比重差によって、塩水ウェル9の内部と塩水タンク7との間において、塩水W3の循環対流(下降流及び上昇流)が生じる。従って、塩水供給ユニット3によれば、補給水の供給後に塩水ウェル9の内外で生じる循環対流の作用により、塩水ウェル9の内部及び塩水タンク7のそれぞれに貯留される塩水W3の濃度を速やかに均一にすることができる。
(2)塩水供給ユニット3においては、塩水ウェル9の内部及び塩水タンク7のそれぞれに貯留される塩水W3の濃度を速やかに均一にすることができるため、塩水ウェル9の内外で比重差の違いに起因する水位差が生じにくい。すなわち、塩水ウェル9内に配置された水位検出用フロート101は、塩水タンク7に貯留された塩水W3の水位が規定水位WLまで上昇しないうちに規定水位WLに達することがない。そのため、塩水供給ユニット3においては、塩水タンク7に貯留される補給水の水量を、予め設定された水量とすることができる。従って、塩水供給ユニット3によれば、外部で消費される塩水W3の必要量を過不足なく生成することができる。
(3)塩水供給ユニット3においては、塩水ウェル9の内部及び塩水タンク7のそれぞれに貯留される塩水W3の濃度を速やかに均一にすることができるため、塩水ウェル9内に配置された濃度検出部11において、塩水濃度を正確に検出することができる。従って、塩水供給ユニット3を備えた硬水軟化装置1においては、塩の残量不足をユーザに適切なタイミングで報知することができる。
(4)塩水供給ユニット3において、濃度検出用フロート111を上下動可能に保持するステム112は、上部エアチェックハウジング122と水位検出用フロート101との間に位置するフロートロッド104の近傍に設けられる(図3参照)。そのため、補水工程において、塩水タンク7に外部から補給水(原水W1)が供給されると、上部エアチェックハウジング122の弁孔122aから流入した補給水は、塩水ウェル9の内部において、弁孔122aから水位検出用フロート101に向かって流れる。そのため、濃度検出用フロート111に付着した結晶塩等を、補給水により洗い流すことができる。従って、塩水供給ユニット3においては、濃度検出用フロート111の固着を防ぎ、濃度検出部11の誤動作を回避することができる。
(5)塩水供給ユニット3において、水位検出用フロート101は、最大浮上位置である規定水位WLまで移動したときに、水位検出用フロート101の下端が塩水プレート8の上面から上方20〜100mmの範囲に位置するように設置される(図3参照)。そのため、補水工程の終了時点において、塩水プレート8に載置された塩STのうち、規定量が水没した状態になる。従って、塩水供給ユニット3においては、規定量の塩STを補給水と恒常的に接触させることが可能になる。この結果、飽和濃度の塩水W3が生成されるまでに要する時間をほぼ一定にすることができる。
(6)塩水供給ユニット3において、濃度検出部11の濃度検出用フロート111は、最大浮上位置である規定水位WLまで移動した水位検出用フロート101の下端から150mm下方までの範囲において、濃度検出用フロート111の下端が位置するように設置される(図3参照)。塩STの溶解時には、塩水プレート8の上方で生成した比重の高い塩水W3は、塩水貯留部72の下部に向かって沈み込むため、塩水プレート8の近傍には、比較的比重の低い塩水W3が溜まりやすい。また、濃度検出部11の周囲の塩水濃度は、上部連通口92を通じた対流や拡散により、塩水プレート8の近傍の塩水濃度と同じになりやすい。そのため、濃度検出部11は、比較的比重の低い塩水W3が溜まっている塩水プレート8の近傍の塩水濃度を、塩水ウェル9の内部において検出することができる。従って、塩水供給ユニット3においては、塩水比重が低くなりやすい貯留領域に対して、塩水濃度を判定することができる。この結果、塩の残量不足の報知を早目に行うことができ、硬水軟化装置1で硬度リークが発生するリスクを最小化することができる。
(7)塩水供給ユニット3において、水位検出用フロート101は、垂直断面において逆凹形となる円筒状に形成される(図5参照)。また、水位検出用フロート101の下方側に設けられる下ガイド部材103は、略円盤形のバッフル板103cを有する(図5参照)。そのため、補水工程において、外部から供給された補給水に含まれる気泡が、水位検出用フロート101の内部へ侵入するのを抑制することができる。これによれば、水位検出用フロート101の内部に侵入した気泡の浮力により、水位検出用フロート101が早めに最大浮上位置に達してしまい、補給水の貯留量が不足する不具合を防止することができる。従って、塩水供給ユニット3においては、水位検出用フロート101の誤動作を解消して、必要量の塩水W3を毎回確実に生成することができる。
(8)塩水供給ユニット3において、濃度検出部11のセンサケーブル118は、センサケーブル保護チューブ119に収容される(図8参照)。そのため、センサケーブル118の防水性及び絶縁性を高めることができる。従って、センサケーブル118の腐食や接触不良等による誤判定の発生を回避することができる。
(9)硬水軟化装置1において、制御部4は、塩水W3の濃度判定を、再生工程の直前に実行する(図12参照)。そして、制御部4は、塩水タンク7に貯留された塩水濃度が予め設定された濃度未満の場合には、塩の残量不足をユーザに報知する。一般的に、塩の残量が不足した状態で再生工程が実行されると、再生不良が発生するおそれがある。しかし、硬水軟化装置1においては、塩水濃度が予め設定された濃度未満の場合には、塩の投入がユーザに促されるため、再生不良の発生を抑制することができる。
(10)塩水供給ユニット3において、濃度検出部11の上部ストッパ114は、2つの突起部114aを有する(図10参照)。これによれば、上方に移動した濃度検出用フロート111の上面が、上部ストッパ114の下面に貼り付きにくくなる。そのため、再生工程において、塩水タンク7の水位が低下したときに、濃度検出用フロート111の上面と上部ストッパ114の下面とが貼り付いたまま、乾燥して固着するのを防止することができる。従って、濃度検出部11において、塩水濃度をより正確に検出することができる。
(11)塩水供給ユニット3において、濃度検出部11のステム112は、下側の端部に溝112aを有する。また、下部ストッパ115は、開口115a及び切り欠き部115bを有するリング状の板材により構成される(図11参照)。そのため、下部ストッパ115は、切り欠き部115bを開くようにして撓ませることにより、ステム112の溝112aに嵌めこむことができる。また、下部ストッパ115は、切り欠き部115bを開くようにして撓ませることにより、ステム112の溝112aから取り外すことができる。従って、濃度検出部11において、濃度検出用フロート111の交換を容易に行うことができる。
[第2実施形態]
第2実施形態に係る硬水軟化装置1Aは、塩水供給ユニット3Aに濃度検出部11を備えていない点、及び制御部4を備えていない点が第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る硬水軟化装置1と同じであるため、説明を省略する。第2実施形態に係る硬水軟化装置1Aの全体構成を示す図として、図1を援用する。
第2実施形態に係る硬水軟化装置1Aは、1日当たり2回までの再生工程を実施する機種に適用することができる。これは、塩水供給ユニット3において、塩水ウェル9に上部連通口92及び下部連通口93を形成することにより、比重差による塩水W3の循環対流が起こるようにすることで、6〜12時間程度で飽和濃度の塩水W3が生成されるためである。1日当たり2回まで、すなわち、少なくとも12時間程度の間隔で再生工程が実施されるのであれば、塩水W3の濃度判定を行わなくても、常に飽和濃度に近い濃度の塩水W3を供給して再生工程を行うことができる。
上述した第2実施形態に係る塩水供給ユニット3Aによれば、第1実施形態に係る塩水供給ユニット3における効果(1),(2),(5),(7)を奏する。
以上、本発明に係る塩水供給ユニット及び硬水軟化装置の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明に係る塩水供給ユニットは、第1及び第2実施形態の構成に限らず適宜に変更可能である。
第1実施形態では、濃度検出部11を1つ設けた例について説明した。これに限らず、濃度検出部11を複数設けてもよい。その場合に、それぞれの濃度検出部11において、フロート位置検出スイッチ116が内蔵されたステム112は、その軸心がフロートロッド104の軸心を中心とする単一の円周上に位置するように設けられる。このような構成とすることにより、フロートロッド104の周囲において、同じ高さに検出比重の異なる複数の濃度検出部11を設けることができる。これによれば、濃度検出部11の配置された領域に存在する塩水W3の濃度を、段階的に判定することができる。塩水W3の濃度を段階的に判定することにより、塩の残量をユーザに段階的に報知することができる。これにより、ユーザは、前もって補充用の塩を用意したり、投入したりすることができる。
第1(第2)実施形態では、塩水ウェル9の側面に、上部連通口92を1箇所設けた例について説明した。これに限らず、塩水ウェル9の側面に、上部連通口92を複数箇所設けてもよい。また、第1(第2)実施形態では、塩水ウェル9の側面に、下部連通口93を8箇所設けた例について説明した。これに限らず、塩水ウェル9の側面に、下部連通口93を9箇所以上設けてもよいし、1〜7箇所の範囲で設けてもよい。また、下部連通口93を設ける位置は、塩水ウェル9の形状や寸法等に応じて適宜に設定することができる。
第1実施形態では、濃度検出部11のフロート位置検出スイッチ116を、磁石117の磁界に応じて、内部のリード片が開閉するリードスイッチにより構成した例について説明した。これに限らず、フロート位置検出スイッチ116を、濃度検出用フロート111の位置を機械的に検出するスイッチにより構成してもよい。また、フロート位置検出スイッチ116を、濃度検出用フロート111の位置を光学的に検出するセンサにより構成してもよい。
本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上記の実施形態若しくは実施例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
1,1A 硬水軟化装置
2 イオン交換ユニット
3 塩水供給ユニット
4 制御部
5 圧力タンク
6 流路切替弁
7 塩水タンク
8 塩水プレート
9 塩水ウェル
10 塩水バルブ装置
11 濃度検出部
71 塩収容部
72 塩水貯留部
92 上部連通口
93 下部連通口
100 フロート部
101 水位検出用フロート
102 上ガイド部材
103 下ガイド部材
103c バッフル板
104 フロートロッド
110 塩水バルブパイプ
111 濃度検出用フロート
112 ステム
116 フロート位置検出スイッチ
120 エアチェックハウジング部
122 上部エアチェックハウジング(弁ボックス)
124 補水ストッパ(弁体)

Claims (5)

  1. 塩を収容可能な塩収容部、及び当該塩収容部に収容された塩と外部から導入される補給水とから生成される塩水を貯留可能な塩水貯留部を有する塩水タンクと、
    前記塩水タンクの内部に配置され、前記塩収容部に収容された塩が載置される塩水プレートと、
    外部からの補給水の流れ及び外部への塩水の流れを制御すると共に、前記塩水タンク内の水位が予め設定された規定水位に達した場合に補給水の流れを遮断する機能を有する塩水バルブ装置と、
    前記塩水タンク内の塩水の濃度に応じて浮沈する濃度検出用フロートを有し、当該濃度検出用フロートの位置に応じて検出信号を出力する少なくとも1つの濃度検出部と、
    前記塩水タンクの内部に設置され、前記塩水バルブ装置及び前記濃度検出部が収容される塩水ウェルと、
    を備え、
    前記塩水ウェルは、前記規定水位における水面と前記塩水プレートの上面との間に位置する側面に、前記塩水貯留部と連通する上部連通口を有し、且つ前記塩水プレートの下面と前記塩水タンクの底面との間に位置する側面に、前記塩水貯留部と連通する下部連通口を有し、
    前記塩水バルブ装置は、補給水又は塩水が流通可能な弁穴を有する弁ボックスと、前記弁穴を貫通する棒状のフロートロッドと、当該フロートロッドの一方の端部に連結され前記弁穴を開閉可能な弁体と、前記フロートロッドの他方の端部に連結された水位検出用フロートと、を備え、
    前記濃度検出部は、濃度検出用フロートを上下動可能に保持するステムに内蔵されたフロート位置検出スイッチであって、塩水の濃度が予め設定された濃度以上となり、前記濃度検出用フロートが予め設定された位置に達したときに第1検出信号を出力し、塩水の濃度が予め設定された濃度未満となり、前記濃度検出用フロートが予め設定された位置から離れたときに前記第1検出信号とは異なる第2検出信号を出力するフロート位置検出スイッチを備え、
    前記ステムは、前記弁ボックスと前記水位検出用フロートとの間に位置する前記フロートロッドの近傍に設けられる、
    塩水供給ユニット。
  2. 前記ステムは、当該ステムの軸心が前記フロートロッドの軸心を中心とする単一の円周上に位置するように設けられる、
    請求項1に記載の塩水供給ユニット。
  3. 前記水位検出用フロートは、最大浮上位置である前記規定水位まで移動したときに、当該水位検出用フロートの下端が前記塩水プレートの上面から上方20〜100mmの範囲に位置するように設定され、
    前記濃度検出用フロートは、最大浮上位置まで移動した前記水位検出用フロートの下端から150mm下方までの範囲において、当該濃度検出用フロートの下端が位置するように設定される、
    請求項1又は2に記載の塩水供給ユニット。
  4. 前記水位検出用フロートは、垂直断面において逆凹形となる円筒状に形成され、
    前記フロートロッドの軸方向において、前記水位検出用フロートの上方側及び下方側にはそれぞれガイド部材が設けられ、下方側に設けられる前記ガイド部材には、前記水位検出用フロートの内部への気泡の混入を抑制するバッフル板が設けられる、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の塩水供給ユニット。
  5. イオン交換樹脂床を充填した圧力タンクと、
    前記圧力タンクに接続され、内部の流路が切り替え可能な流路切替弁と、
    前記流路切替弁に接続され、当該流路切替弁において、前記イオン交換樹脂床の再生工程が実行可能となるように前記流路が切り替えられた場合に、再生剤としての塩水を前記流路切替弁を介して前記圧力タンクに供給する請求項1〜4のいずれかに記載の塩水供給ユニットと、
    前記流路切替弁における流路の切り替え及び前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度判定を実行する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度判定を、前記再生工程の直前に実行し、当該濃度判定において前記塩水供給ユニットにおける塩水の濃度が予め設定された濃度未満であると判定された場合には、塩の残量不足を報知する、
    硬水軟化装置。
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