JP5820875B2 - タイマーコントロールバルブを備えた軟水器 - Google Patents

Description

本発明は、概してタイマーコントロールバルブを備えた水圧再生式軟水器に関し、より詳細には、タイマースプリングにより回転可能なバルブ制御部を備え、原水が流入するタイマーコントロールバルブと、前記タイマーコントロールバルブの制御により原水流入の可否が選択される複数の流路と、前記複数の流路のうち再生タンク流入路に連通する再生タンクと、前記再生タンクで生成された再生水が流入することができ、イオン交換樹脂を内蔵する樹脂タンク部とを含む水圧再生式軟水器であって、前記軟水器は、前記バルブ制御部により停止モード、軟水モード、原水モード及び再生モードを選択して作動することができ、前記再生モードが選択されると、所定時間の間前記バルブ制御部が前記タイマースプリングにより前記停止モードまで回転することを特徴とする、水圧再生式軟水器に関する。

一般に水道水（硬水）には、浄化過程で使用された多量の塩素成分が含まれ、老朽した管、水質汚染などにより人体に有害な鉄、亜鉛、鉛、水銀などの各種重金属（イオン）も含まれる。このような水道水は人体に致命的ではないが、皮膚に直接接触すると、水中に含まれる金属イオンと石鹸の脂肪酸が結合して金属性異物を生成し、前記金属性異物が皮膚に接触してアレルギーなどの各種皮膚疾患を起こしたり、皮膚の老化を促進させたりする。

これを防止するために、硬水のＣａ^２＋とＭｇ^２＋をＮａ^＋と交換して軟水（soft water）にする軟水器が開発され、主に洗浄用に利用されている。

このようなイオン交換動作を実現するために、軟水器は、Ｎａ^＋が含まれる特殊高分子化合物のイオン交換樹脂が内蔵された樹脂タンクを含み、水に溶解するとＮａ^＋を生成する塩（ＮａＣｌ）などのイオン交換樹脂再生物質又は再生剤が内蔵された再生タンクを含む。

軟水器は、樹脂タンク内に粒（ball）状のイオン交換樹脂が大量に貯蔵されている状態で硬水を前記樹脂タンク内に通過させてイオン交換樹脂と接触させることにより軟水を生成する。ここで、前記イオン交換樹脂は、硬水との接触を続けることによりＮａ^＋成分が減少を続ける。よって、イオン交換樹脂のＮａ^＋成分を再生するために、再生タンクから樹脂タンクにＮａＣｌ成分の再生水を供給する。

一般に、ユーザが様々な方法でＮａ^＋成分が減少したことを確認すると、再生水を供給する再生動作を軟水器に行わせる。イオン交換樹脂のＮａ^＋成分が再生されると、再生動作は完了するが、適切な再生動作期間を決定することが困難である。

ユーザが再生動作期間を決定できるように、従来技術によれば、機械的タイマーを備えた重力再生式軟水器が提供されている。しかし、単に機械的タイマーを備える軟水器の場合、ユーザが現在再生モード状態であるか否かを確認することが困難であり、その上現在再生モード状態であることが確認されても、追加再生時間がどの程度かかるのかユーザが確認することが困難であるという問題がある。

これを解決するためには、電子的タイマーや電子信号制御装置を軟水器に装着しなければならないが、軟水器は一般に高湿の空間で使用されるので、電気的ショートなどが発生する恐れがあり、軟水器の製造コストが著しく上昇するという問題がある。

また、再生タンクには再生剤投入のためのキャップが備えられるのが一般的であるが、前記従来技術においては、水圧のかかった原水が再生タンクに流入することにより再生タンク内に水圧がかかるので、キャップを開放することが困難であり、開放すると水圧によりキャップが突然飛び出してユーザが負傷する恐れがあるという問題がある。

従来技術の水圧再生式軟水器は、これを解決するために、ドレインバルブを配置し、再生タンクキャップを開放する前にドレインバルブを開放して再生タンク内部の水を外部に排出させることにより水圧を低くするが、ドレインバルブは一般に操作が難しい場所に位置しているので煩雑なだけでなく、ユーザが不注意でドレインバルブよりキャップを先に開放するとキャップが突然飛び出して負傷する恐れがあるという問題がある。

また、前記従来技術によれば、１つの樹脂タンクを使用するので軟水器全体のサイズが小さく、設置が容易であるという利点があるが、蛇口でユーザが選択して温度が調節された水が軟水器に流入すると、イオン交換された軟水が最終的に流出するまで流動する長さが長く、流動管路に多量の流体が溜まっているので、ユーザが選択した温度の軟水が流出するまで長時間かかるという問題がある。

これを克服するために、２つ以上の樹脂タンクを採用することができるが、この場合は逆に、温度調節は容易であるが、軟水器のサイズが必然的に大きくなり、設置が困難であるという問題がある。

また、前記従来技術においては、使用された軟水の総量を確認することができないので、再生タイミングをユーザが策定することは困難であるという問題がある。これを解決するために、流量センサを使用することができるが、センサによる感知には電気的ショートなどの問題がある。

他の従来技術によれば、機械的タイマーではないタイマー信号を電気的に実現した軟水器が提供されている。しかし、機械的タイマーではない電気的タイマー信号を用いると、前述したように、軟水器は一般に高湿の空間で使用されるので、電気的ショートなどが発生する恐れがあり、製造コストが著しく上昇するという問題がある。

よって、本発明は、このような課題を解決するために案出されたものである。

より具体的には、本発明は、機械的に作動するタイマーを使用すると共に、ユーザに現在の動作モードを効果的に示し、また再生モードの進行状態と、再生モードの残り部分を機械的方法で効果的に示すことができる軟水器を提供することを目的とする。

また、蛇口でユーザが選択して温度が調節された水が軟水器に流入すると、軟水が生成されて迅速にユーザに提供されると共に、製品のサイズが小さく、設置が容易な軟水器を提供することを目的とする。

さらに、再生タンクキャップを開くことが困難であるという問題を解決すると共に、再生タンクキャップの開放時にユーザが負傷する恐れがなく、安全に開放される軟水器を提供することを目的とする。

さらに、複数の樹脂タンクを含むマルチタンク式樹脂タンク部を使用する場合も、再生水などが各樹脂タンクに均等に分配され、各樹脂タンク内のイオン交換樹脂の量が均一に維持される軟水器を提供することを目的とする。

一態様において、本発明は、タイマースプリングを備えたタイマーを採用し、タイマースプリングによりタイマーハンドルが作動するようにして、ユーザに現在の動作モード及び再生の進行状態を知らせることのできる軟水器を提供する。

また、本発明は、複数の樹脂タンクが並列に連結された軟水器を提供する。

さらに、本発明は、シャフト及びセパレータ部を備えた再生タンクを含む軟水器を提供する。

より具体的には、本発明は、原水が流入し、タイマースプリングにより回転可能なタイマーコントロールバルブを備えた軟水器を提供する。

前記タイマーコントロールバルブは、再生モード及び軟水モードのいずれかのモードで作動することが好ましい。

前記タイマーコントロールバルブは、前記タイマースプリングを用いた操作が可能なバルブ制御部を含んでもよい。前記タイマーコントロールバルブは、再生モード、軟水モード及び停止モードのいずれかのモードで作動されてもよく、また前記再生モードが選択されると、所定時間経過後に前記バルブ制御部が前記タイマースプリングにより前記停止モードを実行してもよい。

前記軟水器は水圧再生式軟水器であってもよい。

前記軟水器は、並列に連結された複数の樹脂タンクを含む樹脂タンク部をさらに含んでもよい。

前記並列に連結された複数の樹脂タンクの流入側には樹脂タンク流入路が位置し、また前記樹脂タンク流入路に流入した流体は前記複数の樹脂タンクにそれぞれ分配されて流入してもよい。

前記軟水器は再生タンクをさらに含んでもよい。

前記再生タンクは再生水が流出される再生水流出路を含んでもよい。前記再生水流出路は前記樹脂タンク流入路に連通してもよい。前記再生水流出路と前記樹脂タンク流入路間にセパレータ部が位置してもよい。

前記セパレータ部は、前記樹脂タンク流入路に向けて開放された複数の開口部と、前記複数の開口部が位置する長手チャネルとを含んでもよい。

前記再生タンクは、シャフトを備えた再生タンクキャップと、再生タンクから再生水を排出するドレインバルブとを含んでもよい。前記シャフトの一端は前記再生タンクキャップに連結されてもよく、また他端にはドレインキャップが位置してもよい。前記再生タンクキャップの閉鎖時に前記ドレインキャップが前記ドレインバルブを閉鎖し、前記再生タンクキャップの開放時にシャフトスプリングにより前記シャフトが上昇して前記ドレインキャップが前記ドレインバルブを開放することができる。

前記シャフトは段差部を含んでもよい。前記再生タンクキャップを開放すると、前記シャフトスプリングにより前記シャフトが所定距離だけ上昇運動し、その後前記段差部により上昇運動を停止させることができる。

前記複数の樹脂タンクは３つの樹脂タンクであってもよく、また前記各樹脂タンクは体積が０．５Ｌより大きく、内径は９ｃｍ以下であってもよい。

前記軟水器は、一端が前記再生タンクに連通し、他端が前記タイマーコントロールバルブに連通する再生タンク流入路をさらに含んでもよい。前記再生モードが選択されると前記再生タンクに流入する流量を調節する前記流量調節器が前記再生タンク流入路上に位置してもよい。

前記再生モードが選択されると、前記再生タンク流入路に原水が流入し、前記所定時間経過後に前記停止モードが選択され、これにより前記再生タンク流入路への原水流入が停止する。

前記軟水器は、一端が前記樹脂タンク部に連通する軟水流出路をさらに含んでもよく、また前記軟水流出路上に積算流量計が位置してもよい。

前記軟水器は、フィルタ部と、前記フィルタ部に連通するフィルタ部流入路とをさらに含んでもよい。前記軟水モードが選択されると、前記タイマーコントロールバルブに流入した原水が前記フィルタ部流入路に流入してフィルタ部に流入する。

前記フィルタ部に流入した原水はフィルタリングされて前記複数の樹脂タンクに流入する。前記複数の樹脂タンクにおいて、原水はイオン交換樹脂によりイオン交換されて軟水に変換される。

前記軟水器は、放出路に連通する原水流出路をさらに含んでもよい。前記タイマーコントロールバルブは再生モード、軟水モード、停止モード及び原水モードのいずれかのモードで作動されてもよい。また、前記原水モードが選択されると、前記タイマーコントロールバルブに流入した原水が前記原水流出路に流入して放出路から軟水器の外部に放出される。

前記軟水器は、前記タイマーコントロールバルブに軟水が流入する流路である原水流入路をさらに含んでもよい。前記タイマーコントロールバルブは、前記原水流入路上に配置されるバルブハウジングと、前記バルブハウジング内に配置される下部バルブ本体と、前記下部バルブ本体の上部に配置されて回転駆動する上部バルブ本体と、前記バルブハウジングの上端に結合される上部キャップと、前記バルブハウジングに連動するタイマーとを含んでもよい。

前記下部バルブ本体を貫通する複数の流動孔が形成されてもよい。前記流動孔は、前記下部バルブ本体の上面から突出して前記上部バルブ本体と下部バルブ本体間の離間距離となるバルブ段差を形成してもよい。

前記流動孔は、前記下部バルブ本体の中心の周囲に形成された、扇状の軟水孔と原水孔、及び円弧状の再生孔を含んでもよい。

前記流動孔は、時計又は反時計方向に、前記軟水孔、前記原水孔、前記再生孔の順に配置されてもよい。

前記タイマーコントロールバルブは、前記タイマーに結合される第１ギアと、前記上部バルブ本体の上端に締結される連結体と、前記連結体に形成されたシャフトに結合されて前記第１ギアに噛み合う第２ギアとをさらに含んでもよい。

前記第１ギアと前記タイマースプリングが連結されてもよく、また前記タイマースプリングに所定トルクが作用してもよい。

前記上部バルブ本体を貫通するように流入口が形成されてもよく、また前記流入口は前記軟水孔と原水孔に対応する扇状に形成されてもよい。

前記上部バルブ本体及び前記下部バルブ本体はセラミック材質で形成されてもよい。

本発明による軟水器は、タイマーにより所定時間だけ再生動作が行われて効果的な再生が行われると共に、再生剤の浪費を減少させることができるという利点を有する。

また、本発明による軟水器は、動作モードがユーザに効果的に示され、さらに再生モードの進行状態も効果的に示される。さらに、本発明による軟水器は、電気的信号を用いないので電気的ショートなどの故障の恐れがなく、設置コストを低減させることができる。

さらに、本発明による軟水器は、複数の樹脂タンクを備えたマルチタンク式樹脂タンク部を採用することにより、ユーザが選択した温度の軟水が迅速にユーザに提供される。さらに、本発明による軟水器は、製品のサイズが小さく、設置が容易である。

さらに、本発明による軟水器は、再生タンクキャップを容易に開放できると共に、従来技術による軟水器とは異なり、ドレインバルブを別途に開放しなければならない煩雑さがなく、一度の動作で再生タンクキャップを開放することができる。また、本発明は、再生タンクキャップが突然飛び出すことを防止することができ、ユーザが負傷する恐れがない。

さらに、本発明による軟水器は、複数の樹脂タンクに均等な量の再生水が流入するので、イオン交換樹脂の量が均一に維持され、軟水生成効果に優れる。

本発明による軟水器の外観斜視図である。 本発明による軟水器の外部ケーシングを省略した斜視図である。 本発明による軟水器の外部ケーシングを省略した斜視図である。 本発明による軟水器の断面斜視図である。 本発明による軟水器に含まれるタイマーコントロールバルブの上面斜視図である。 図５のタイマーコントロールバルブの底面斜視図である。 図５のタイマーコントロールバルブの分解斜視図である。 本発明による軟水器の作動方法を示す概念図である。 本発明によるバルブ制御部の動作を示す概念図である。 図４の再生タンクのＡ部分の詳細断面斜視図である。 図１０の再生タンクのＢ−Ｂ’線断面斜視図である。 図１０の再生タンクのＣ−Ｃ’線断面斜視図である。 図１０のセパレータ部のＤ−Ｄ’線断面斜視図である。 (a)〜(c)は、本発明によるセパレータ部の斜視図および断面図である。 本発明のタイマーコントロールバルブが軟水モードのときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図である。 本発明のタイマーコントロールバルブが原水モードのときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図である。 本発明のタイマーコントロールバルブが再生モードを開始したときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図である。 本発明のタイマーコントロールバルブが再生モードを終了したときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図である。

１． 軟水器の構成
以下、図１〜図７を参照して、本発明による軟水器の構成について説明する。図１〜図３は本発明による軟水器の斜視図であり、図４は本発明による軟水器の断面図であり、図５〜図７はタイマーコントロールバルブの斜視図である。

１．１ 構成要素の概括的説明
図１は本発明による軟水器の外観を示す斜視図である。図１においては、軟水器の内部構成要素を保護するための外部ケーシング１００と、ユーザの操作が可能なバルブ制御部２９５（図９参照）が装着されるバルブシャフト２９０と、軟水の量をユーザが確認できる積算流量計６００が示される。図１においては、積算流量計６００のカバーが省略されている。

図２〜図４は本発明による軟水器の外部ケーシング１００を省略した斜視図である。図２は正面斜視図であり、図３は背面斜視図である。図４は図２と同じ方向から見た断面斜視図である。

軟水器は、タイマーコントロールバルブ２００と、フィルタ部３００と、再生タンク４００と、樹脂タンク部５００と、積算流量計６００とを含む。

タイマーコントロールバルブ２００は、蛇口１０から原水流入路１１０を介して流入する原水をユーザが選択した動作モードに応じた流路に導く機能を果たす。ユーザがバルブ制御部２９５により動作モードを選択すると、タイマーコントロールバルブ２００はその動作モードに応じて原水を複数の流路、すなわち、原水流出路１２０、フィルタ部流入路３１０、再生タンク流入路４１０のいずれか１つに導く。動作モードの詳細な内容については後述する。本発明においては、バルブ制御部２９５として、手動で作動させることのできるバルブレバーが用いられる。

フィルタ部３００は、フィルタ部流入路３１０から流入した原水をフィルタリングする機能を果たす。フィルタリングされた原水は樹脂タンク流入路５２０を介して樹脂タンクに流入する。

再生タンク４００には再生剤が貯蔵される。再生剤は一般に塩（ＮａＣｌ）であるが、当然ながらこれに限定されるものではない。再生タンク流入路４１０を介して原水が再生タンク４００に流入すると再生水が生成され、生成された再生水は樹脂タンク流入路５２０を介して樹脂タンクに流入する。

樹脂タンク部５００は、複数の樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃからなり、イオン交換樹脂が貯蔵される。

ユーザが軟水モードを選択すると、フィルタ部３００でフィルタリングされた原水が樹脂タンク流入路５２０を介して樹脂タンク部５００に導かれる。流入した原水は樹脂タンク部５００でイオン交換されることにより硬度が除去されて軟水に変換され、軟水は樹脂タンク流出路５３０を介して樹脂タンク部５００から流出する。その後、軟水は軟水流出路６１０と放出路６２０を順に介してユーザに提供される。

ユーザが再生モードを選択すると、再生タンク４００で生成された再生水が樹脂タンク流入路５２０を介して樹脂タンク部５００に流入する。流入した再生水は樹脂タンク部５００でイオン交換樹脂を再生する。

積算流量計６００は、軟水流出路６１０上に設置され、流出した軟水の総量をユーザが容易に確認できるようにする（図１参照）。よって、ユーザは積算流量計６００で流出した軟水の総量を確認することができ、イオン交換樹脂を再生する再生モードの作動時点を判断することができる。

１．２ 樹脂タンク部５００の構成
樹脂タンク部５００はマルチタンク式であり、並列に連結された複数の樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃからなる。同図に示す実施形態においては３つの樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃであるが、当然ながらその数はこれに限定されるものではない。

蛇口１０でユーザが選択して温度が調節された水が軟水器に流入すると、樹脂タンクが１つ、又は複数の樹脂タンクが直列に連結されている場合、イオン交換された軟水が最終的に流出するまで流動する長さが長く、流動管路に多量の流体が溜まっているので、ユーザが選択した温度の軟水が流出するまで長時間かかる。

樹脂タンクが２つ以上の場合、直列に連結されると軟水が流出するまで流動する長さが短いので、温度調節は容易であるが、軟水器のサイズが大きくなり、設置が困難であるという問題がある。

上記問題を解決するために、本発明による樹脂タンク部５００は複数の樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃを使用するが、これらを並列に連結する。並列連結により軟水が流動する長さを短くすることができ、軟水器の温度調節が容易になり、同時に軟水器のサイズが大きいため設置が困難であるという問題を解決することができる。

特に、複数の樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃを使用すると、各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃのサイズが減少し、これにより各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃ内のイオン交換樹脂の量も減少する。イオン交換樹脂の量が非常に少なくなると、原水の硬度が完全に除去されない。

そこで、本発明者は繰り返し実験により、イオン交換樹脂の量が少なくとも０．５Ｌでなければならないことを確認した。また、イオン交換樹脂の量が０．５Ｌを越えていても、タンクの内径が９ｃｍより大きいと原水の硬度が完全に除去されない。

よって、本発明の好ましい実施形態によれば、各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃを並列に連結することが好ましく、各タンクの体積が０．５Ｌより大きいことが好ましく、各タンクの内径は９ｃｍ以下であることが好ましい。

１．３ タイマーコントロールバルブ２００の構成
以下、図５〜図７を参照して、本発明の一実施形態によるタイマーコントロールバルブ２００について説明する。図５は本発明によるタイマーコントロールバルブの上面斜視図であり、図６は図５のタイマーコントロールバルブの底面斜視図であり、図７は図５のタイマーコントロールバルブの分解斜視図である。

タイマーコントロールバルブ２００は、中空容器状のバルブハウジング２１０と、バルブハウジング２１０の一側に配置されて原水流入路１１０を介して供給される原水を減圧する減圧器２２０と、バルブハウジング２１０の他側に配置されて再生タイマーの機能を果たすタイマー２３０と、バルブハウジング２１０内の下部に固定配置される下部バルブ本体２４０と、下部バルブ本体２４０の上面に密着配置されて回転駆動する上部バルブ本体２５０と、上部バルブ本体２５０上に固定される連結体２６０と、バルブハウジング２１０の上端に結合される上部キャップ２７０と、連結体２６０のシャフト２６１に締結されて回転操作可能なバルブシャフト２９０とを含む。

バルブハウジング２１０の内部には、下部バルブ本体２４０、上部バルブ本体２５０、連結体２６０が順に収容される。バルブハウジング２１０の下端部には複数の流出口２１１、２１２、２１３が形成される。流出口２１１、２１２、２１３は、軟水流出口２１１、原水流出口２１２、及び再生水流出口２１３からなる。蛇口１０から原水流入路１１０を介してタイマーコントロールバルブ２００に供給された原水は、まずバルブハウジング２１０内に収容され、下部バルブ本体２４０と上部バルブ本体２５０間の相対的な配置により、流出口２１１、２１２、２１３からそれぞれ軟水、原水、及び再生水を生成するために供給される。

タイマー２３０の内部にはタイマースプリング（図示せず）が内蔵され、前記タイマースプリングは第１歯形２３４が形成された第１ギア２３２に結合される。タイマースプリングは、３．５ｋｇｆ・ｃｍのトルクがかかるように設計することができ、前記トルクが一定であると第１ギア２３２が一定の速度で回転する。第１ギア２３２は、第１ギア２３２の周囲に巻かれたタイマースプリングの復元力により回転駆動することができる。第１ギア２３２は、バルブシャフト２９０に連結された第２ギア２９２と噛み合う。ここで、第１ギア２３２と第２ギア２９２は第１歯形２３４と第２歯形２９４により噛み合う。

下部バルブ本体２４０は、所定厚さの円形のセラミック材質で形成される。下部バルブ本体２４０を貫通するように複数の流動孔が形成される。前記流動孔は軟水孔２４１、原水孔２４２、及び再生孔２４３からなる。軟水孔２４１と原水孔２４２は、下部バルブ本体２４０の中心の周囲に扇状又は三角形状に形成される。従来の円形の貫通孔と比較すると、本発明による扇状又は三角形状の貫通孔は、下部バルブ本体２４０の全体的な面積を減少させ、下部バルブ本体２４０をコンパクトに実現可能にする。本発明においては、再生孔２４３が所定厚さを有する円弧状に形成される。

下部バルブ本体２４０の下面には第１固定溝２４４が形成され、第１固定溝２４４がバルブハウジング２１０内に形成された第１突起２１４と噛み合うことにより、下部バルブ本体２４０がバルブハウジング２１０内に安定して確実に固定される。

上部バルブ本体２５０は、下部バルブ本体２４０と同様に所定厚さの円形のセラミック材質で形成される。本発明においては、下部バルブ本体２４０と上部バルブ本体２５０は相互の摩擦を最小限に抑えられるセラミック材質で形成されることが好ましい。上部バルブ本体２５０を貫通するように流入口２５２が作成されるが、流入口２５２は軟水孔２４１と原水孔２４２の形状に対応するように三角形状に形成されることが好ましい。上部バルブ本体２５０の上縁には、上部バルブ本体２５０と連結体２６０を連結する第２固定溝２５４が形成される。

連結体２６０は上部バルブ本体２５０をバルブシャフト２９０に連結するものであり、その中央にシャフト２６１が形成され、下縁には下方に突出した第２突起２６４が形成される。第２突起２６４は第２固定溝２５４に噛み合い、連結体２６０が上部バルブ本体２５０に安定して確実に固定される。連結体２６０には、上部バルブ本体２５０の流入口２５２に対応するように切欠２６２が形成される。

上部キャップ２７０の周縁には、バルブハウジング２１０の上端に形成された締結溝２１６に対応する複数の締結孔２７６が形成される。バルブハウジング２１０は上部キャップ２７０と組み立てられてその内部が密閉されるが、内部に収容された水の漏洩を防止するためには、バルブハウジング２１０と上部キャップ２７０間に水密部材（図示せず）が配置されることが好ましい。

以下、図７を参照して、バルブハウジング２１０内の水圧により上部バルブ本体２５０と下部バルブ本体２４０間に作用する負荷を低減する構造について説明する。下部バルブ本体２４０の軟水孔２４１、原水孔２４２、及び再生孔２４３は、下部バルブ本体２４０の上面からバルブ段差２４５の高さだけ上部に突出する。バルブ段差２４５は、上部バルブ本体２５０と下部バルブ本体２４０間の離間距離を意味するものであり、バルブハウジング２１０内に流入した原水が下部バルブ本体２４０と上部バルブ本体２５０間に流入して負荷を低減させる。

すなわち、下部バルブ本体２４０と上部バルブ本体２５０間に流入した原水が緩衝作用をし、下部バルブ本体２４０から上方に加わる水圧と、上部バルブ本体２５０から下方に加わる水圧を相殺する。下部バルブ本体２４０と上部バルブ本体２５０間に流入した原水の作用により、上部バルブ本体２５０の下部バルブ本体２４０に対する摩擦力が効果的に相殺されるので、上部バルブ本体２５０はバルブシャフト２９０からの回転力で駆動することができる。

２． 軟水器の動作
以下、図８及び図９を参照して、本発明による軟水器の動作について説明する。図８は本発明による軟水器の作動方法を示す概念図であり、図９は動作モードが選択されたときのバルブ制御部２９５の動作を示す概念図である。

図９に示すように、ユーザはバルブ制御部２９５を操作して停止モード、軟水モード、原水モード及び再生モードを選択することができる。ユーザのバルブ制御部２９５の操作によりバルブシャフト２９０が回転し、これによりタイマーコントロールバルブ２００が作動してタイマーコントロールバルブ２００に導かれた原水の流路を決定する。

２．１ 停止モード
ユーザがバルブ制御部２９５を操作して停止モードを選択すると、蛇口１０からタイマーコントロールバルブ２００には原水が供給されない。図９はユーザがバルブ制御部２９５を操作して停止モードを選択した状態を示すものである。

２．２ 軟水モード
ユーザがバルブ制御部２９５を操作して軟水モードを選択すると、蛇口１０から流入した原水は軟水に変換されてユーザに提供される。

蛇口１０から原水流入路１１０を介して原水が流入すると、タイマーコントロールバルブ２００は原水をフィルタ部流入路３１０に導く。フィルタ部３００でフィルタリングされた原水は樹脂タンク流入路５２０を介して各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに均等に分配される。

並列に連結された各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃでイオン交換が行われて軟水が生成される。この状態において、流入する原水は約１／３ずつ均等に分配されて各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃでイオン交換が行われるので、迅速に軟水が生成されると共に、蛇口１０から流入した原水の温度を大きな変化なく維持したまま各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃを通過することができる。よって、流出する軟水の温度調節が容易である。

各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃから流出した軟水は、樹脂タンク流出路５３０、軟水流出路６１０、放出路６２０を順に介してユーザに提供される。軟水流出路６１０上には積算流量計６００が位置して軟水の総量を計測する。

２．３ 原水モード
ユーザがバルブ制御部２９５を操作して原水モードを選択すると、蛇口１０から流入した原水はそのままユーザに提供される。

蛇口１０から原水流入路１１０を介して原水が流入すると、タイマーコントロールバルブ２００は原水を原水流出路１２０に導く。その後、原水は放出路６２０を介してユーザに提供される。

２．４ 再生モード
ユーザがバルブ制御部２９５を操作して再生モードを選択すると、蛇口１０から流入した原水は再生水として用いられる。また、再生モードを選択すると、ぜんまいなどのタイマースプリング（図示せず）が作動して所定時間経過後に動作モードが停止モードに切り替えられる。

蛇口１０から原水流入路１１０を介して原水が流入すると、タイマーコントロールバルブ２００は原水を再生タンク流入路４１０に導く。さらに、この状態でこれと同時にタイマーが作動し、所定時間経過後に原水流入が自動的に停止する。

例えば、ユーザが反時計方向となる停止モードから再生モードにバルブ制御部２９５を回転させると（矢印２９１）、タイマーコントロールバルブ２００内に設置されたタイマースプリング（図示せず）が作動を始める。タイマースプリングの動作によりバルブ制御部２９５が時計方向となる再生モードから停止モードに徐々に回転し（矢印２９３）、所定時間が経過すると自動的に停止モードに戻る。

よって、ユーザはバルブ制御部２９５の回転状態を見ることにより、再生モードの進行状態を視覚的に確認することができる。

本発明の一実施形態においては、停止モードと再生モード間の角度が約１４４゜であり、再生モードから停止モードに約３０分後に自動的に戻るようにタイマースプリングが設定されるが、当然ながらこれに限定されるものではない。

原水は再生タンク流入路４１０を介して再生タンク４００に流入する。本発明においては、再生タンク流入路４１０に流量調節器（図示せず）が位置し、所定流入量の原水のみ再生タンク４００に流入するように調節することができる。一実施形態においては、再生タンク４００に流入する原水の前記所定流入量が１５０ｍｌであるが、当然ながらこれに限定されるものではない。

再生タンク４００に流入する原水には所定水圧がかかっているので、水圧により再生タンク４００内の再生剤が溶解して再生水が生成される。

再生水は再生水流出路４７０を介して再生タンク４００から流出し、別途のセパレータ部４９０により樹脂タンク流入路５２０に均等に分配されて各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに均等に流入する。セパレータ部４９０については後述する。

樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに流入した再生水はイオン交換樹脂を再生し、その後水圧により樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃから流出して外部に排出される。

前述した過程は再生モードで連続的に行われる。再生モードはタイマーコントロールバルブ２００により所定時間経過後に停止モードに自動的に戻るが（矢印２９３）、停止モードに戻ると原水が流入がされなくなるので、イオン交換樹脂の再生が停止される。

３． 再生タンク４００
以下、図１０〜図１４を参照して、本発明による軟水器に含まれる再生タンク４００について説明する。図１０は図４のＡ部分の詳細図であり、図１１は図１０のＢ−Ｂ’線断面斜視図であり、図１２は図１０のＣ−Ｃ’線断面斜視図であり、図１３は図１０のＤ−Ｄ’線断面斜視図である。

図１４ａはセパレータ部４９０の斜視図であり、図１４ｂはセパレータ部４９０の断面図であり、図１４ｃはセパレータ部４９０が樹脂タンク流入路５２０に締結された状態を示す断面図である。

３．１ シャフト４３０
水圧再生式軟水器の再生タンクには常時水が含まれているので、再生タンクの内部には常時大きな水圧がかかっている。よって、再生剤の投入などのために再生タンクキャップを開放する際にその開放が困難なだけでなく、キャップが突然飛び出してユーザが負傷する恐れもある。

これを防止するために、従来の水圧再生式軟水器は再生タンクにドレインバルブをさらに含む。従来の水圧再生式軟水器においては、再生タンクキャップを開放する前に、ユーザはドレインバルブを操作して再生タンクから水を排出しなければならない。

上記問題は、本発明による軟水器により次のように解決される。

再生タンク４００は、再生タンクキャップ４２０に連結されたシャフト４３０を備える。

シャフト４３０の中間部には段差部４３１が位置し、後述するシャフトスプリング４４０により再生タンクキャップ４２０が過度に上昇する現象を防止する。

シャフト４３０の下端にはドレインキャップ４３２が位置する。ドレインキャップ４３２は、再生タンクキャップ４２０が閉鎖されるとドレイン開口部４６５を自動的にシールし、再生水がドレイン４６０から排出されることを防止する。

また、再生タンクキャップ４２０が開放されると、シャフトスプリング４４０によりシャフト４３０が上昇するので、ドレインキャップ４３２も上昇してドレイン開口部４６５が自動的に開放される。従来技術による水圧再生式軟水器とは異なり、本発明による軟水器は、再生タンクキャップ４２０を開放する前にドレインバルブを開放する過程が必要ない。

シャフト４３０は、シャフトハウジング４５０により囲まれる。シャフトハウジング４５０は、シャフト上部ハウジング４５１と、シャフト上部ハウジング４５１より直径が大きいシャフト下部ハウジング４５２とからなる。このような構成により、シャフト４３０の段差部４３１がシャフトハウジング４５０に係止されるので、再生タンクキャップ４２０の開放時にシャフトスプリング４４０により再生タンクキャップ４２０が過度に上昇したり飛び出す現象を防止することができる。

３．２ セパレータ部４９０
図１１及び図１３に示すように、再生タンク４００内の再生水は１つの再生水流出路４７０を介して再生タンク４００から排出され、樹脂タンク流入路５２０を介して各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに分配されて流入する。この状態において、イオン交換樹脂が均一に再生されて効果的に軟水を生成することができるように、各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに再生水が均一に分配されなければならない。

しかし、水圧再生式軟水器の再生水はその水圧が高いので、再生水流出路４７０が樹脂タンク流入路５２０に直接連結されると、再生水流出路４７０に近い樹脂タンクは再生水の水圧が高い状態となって多量の再生水が流入し、遠くの樹脂タンクは再生水の水圧が相対的に低い状態となって少量の再生水が流入するという問題が生じる。

これを解決するために、本発明における軟水器においては、再生水流出路４７０と樹脂タンク流入路５２０間にセパレータ部４９０を配置する。

図１４ａはセパレータ部４９０の形状を斜視図で示し、図１４ｂはセパレータ部４９０の形状を断面図で示す。セパレータ部４９０は細長い形状であり、長手方向の一側面は曲面で形成されることが好ましい（図１４ｃ参照）。セパレータ部４９０は樹脂タンク流入路５２０上に装着されるので、セパレータ部４９０の前記曲面は樹脂タンク流入路５２０と同じ曲率を有することが好ましい。

セパレータ部４９０の前記曲面上には長手チャネル４９１が位置する。再生水流出路４７０を介してセパレータ部４９０に流入した再生水は長手チャネル４９１に一時的に溜まり、その後複数の開口部４９２に分配される。この過程において、長手チャネル４９１に一時的に溜まった再生水の水圧は一定になり、各開口部４９２に分配される再生水の水圧も均等になる。ここで、開口部４９２を通過した再生水は樹脂タンク流入路５２０を介して各樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに流入するので、均等な水圧となって実質的に均等な量の再生水が樹脂タンク５００ａ、５００ｂ、５００ｃに流入する。

再生水の流入経路を図１４ｃに矢印４９５で示す。

４． タイマーコントロールバルブ２００
図１５は本発明のタイマーコントロールバルブが軟水モードのときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図であり、図１６はタイマーコントロールバルブが原水モードのときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図であり、図１７は再生を開始したときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す図であり、図１８は再生を終了したときの上部バルブ本体と下部バルブ本体の関係を示す状態図である。

４．１ タイマーコントロールバルブ２００内での流路の変更
以下、図１５〜図１８を参照して、上部バルブ本体２５０と下部バルブ本体２４０の相対的な配置によるタイマーコントロールバルブ２００内での流路の変更について説明する。

まず、図１５を参照して、供給された原水を用いた軟水生成過程について説明する。

前記過程において、上部バルブ本体２５０の流入口２５２が下部バルブ本体２４０の軟水孔２４１上に配置される。前述した流入口２５２の配置は、上部バルブ本体２５０の回転により実現される。上部バルブ本体２５０は、バルブシャフト２９０及び連結体２６０と連動する。前述した相対的配置においては、下部バルブ本体２４０の原水孔２４２及び再生孔２４３は塞がれるので、原水の流れが停止する。

軟水モードでの水の流れは次の通りである。ここで、――は水の流れを示す。

蛇口１０――原水流入路１１０――バルブハウジング２１０――流入口２５２――軟水孔２４１――軟水流出口２１１――フィルタ部流入路３１０――フィルタ部３００――樹脂タンク部５００――積算流量計６００――放出路６２０
次に、図１６を参照して、軟水生成過程を経ずに供給された原水をユーザに供給する過程について説明する。

前記過程において、上部バルブ本体２５０の流入口２５２が下部バルブ本体２４０の原水孔２４２上に配置される。前述した流入口２５２の配置は、バルブシャフト２９０の時計又は反時計方向への所定角度の回転により実現される。この状態では、下部バルブ本体２４０の軟水孔２４１及び再生孔２４３は塞がるので、樹脂タンク５００又は再生タンク４００への流れが停止する。

原水モードでの水の流れは次の通りである。

蛇口１０――原水流入路１１０――バルブハウジング２１０――流入口２５２――原水孔２４２――原水流出口２１２――放出路６２０
以下、図１７及び図１８を参照して、供給された原水を用いてイオン交換樹脂を再生する過程について説明する。まず、図１７に示すように、上部バルブ本体２５０の流入口２５２が下部バルブ本体２４０の再生孔２４３の一端部のみを開放する。この状態において、タイマー２３０を用いて所定再生時間の間上部バルブ本体２５０が時計方向に回転駆動するように設定することができる。ここで、前記再生時間はタイマー２３０に内蔵されたタイマースプリングにより設定が可能であるが、本発明においては、例えば再生時間が２０分に設定されるようにタイマースプリングの復元力を調節する。タイマースプリングの復元力が第１ギア２３２及び第２ギア２９２を介して上部バルブ本体２５０に伝達される。この過程においては、第１ギア２３２と第２ギア２９２の外周縁に形成された第１歯形２３４と第２歯形２９４が噛み合ってギア２３２、２９２の正確な回転が行われるようにする。図１８に示すように、タイマー２３０が上部バルブ本体２５０の回転駆動を停止すると、上部バルブ本体２５０の流入口２５２は再生孔２４３の他端部を過ぎて再生孔２４３と軟水孔２４１間の空間に位置する。

再生モードでの水の流れは次の通りである。

蛇口１０――原水流入路１１０――バルブハウジング２１０――流入口２５２――再生孔２４１――再生水流出口２１３――再生タンク流入路４１０――再生タンク４００――樹脂タンク流入路５２０――樹脂タンク部５００――樹脂タンク流出路５３０――放出路６２０
４．２ タイマーコントロールバルブ２００による軟水器１０００の再生過程
樹脂タンク部５００から供給される原水を用いた軟水生成過程中に、積算流量計６００にイオン交換樹脂を再生しなければならないことが表示されると、ユーザはバルブシャフト２９０を回転して再生過程を開始する。再生過程を開始するためにユーザがバルブシャフト２９０を反時計方向に回転すると、第１ギア２３２の第１歯形２３４と第２ギア２９２の第２歯形２９４が噛み合う。ここで、第２歯形２９４は、第１ギア２３２と第２ギア２９２が噛み合いを開始する第１地点２９６と、第１ギア２３２と第２ギア２９２が噛み合いを終了する第２地点２９７を有する。

第１ギア２３２が反時計方向に回転しているときは、第１地点２９６から第２ギア２３２が時計方向に回転してタイマー２３０内部のタイマースプリングが巻かれる。その後、第１ギア２３２が第２地点２９７を過ぎる前にバルブシャフト２９０の回転を停止させる。前述した過程は再生のための前段階といえるが、巻かれたタイマースプリングの復元力により第１ギア２３２及び第２ギア２９２が回転駆動するので、上部バルブ本体２５０が下部バルブ本体２４０に対して所定角度回転駆動する。

上部バルブ本体２５０の流入口２５２が下部バルブ本体２４０の再生孔２４３を過ぎている間は再生過程が続けられ、流入口２５２が再生孔２４３を完全に過ぎて再生孔２４３上に位置しなくなると、再生孔２４３からの原水の流入が遮断されるので再生過程は終了する。

本発明の実施形態は例示のためのものにすぎず、当業者であれば添付の請求の範囲に示す本発明の技術範囲及び思想を逸脱しない範囲で様々な変更、追加及び置換が可能であることを理解するであろう。

Claims (21)

1. 原水が流入し、タイマースプリングにより回転可能なタイマーコントロールバルブを含み、
   前記タイマーコントロールバルブに軟水が流入する流路である原水流入路をさらに含み、
   前記タイマーコントロールバルブは、
   前記原水流入路上に配置されるバルブハウジングと、
   前記バルブハウジング内に配置される下部バルブ本体と、
   前記下部バルブ本体の上部に配置されて回転駆動する上部バルブ本体と、
   前記バルブハウジングの上端に結合される上部キャップと、
   前記バルブハウジングに連動するタイマーとを含む、
   軟水器。
2. 前記タイマーコントロールバルブは、再生モード及び軟水モードのいずれかのモードを選択されることを特徴とする、請求項１に記載の軟水器。
3. 前記タイマーコントロールバルブは、前記タイマースプリングを用いた操作が可能なバルブ制御部を含み、
   前記タイマーコントロールバルブは、前記再生モード、前記軟水モード及び停止モードのいずれかのモードを選択され、
   前記再生モードが選択されると、所定時間経過後に前記バルブ制御部が前記タイマースプリングにより前記停止モードに戻ることを特徴とする、請求項２に記載の軟水器。
4. 前記軟水器は水圧再生式軟水器からなることを特徴とする、請求項３に記載の軟水器。
5. 前記軟水器は、並列に連結された複数の樹脂タンクを含む樹脂タンク部をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軟水器。
6. 前記並列に連結された樹脂タンクの流入側に連結された樹脂タンク流入路をさらに含み、
   前記樹脂タンク流入路に供給された流体は前記樹脂タンクに分配されることを特徴とする、請求項５に記載の軟水器。
7. 前記軟水器は再生タンクをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の軟水器。
8. 前記複数の樹脂タンクは３つの樹脂タンクからなり、
   各樹脂タンクは体積が０．５Ｌより大きく、内径は９ｃｍ以下であることを特徴とする、請求項５に記載の軟水器。
9. 前記軟水器は、一端が前記再生タンクに連通し、他端が前記タイマーコントロールバルブに連通する再生タンク流入路をさらに含み、
   前記再生タンク流入路上に流量調節器が位置し、
   前記流量調節器は再生モードが選択されると前記再生タンクに流入する流量を調節することを特徴とする、請求項７に記載の軟水器。
10. 前記再生モードが選択されると、前記再生タンク流入路に原水が流入して所定時間経過後に停止モードが選択され、これにより前記再生タンク流入路への原水流入が停止することを特徴とする、請求項９に記載の軟水器。
11. 前記軟水器は、一端が前記樹脂タンク部に連通する軟水流出路をさらに含み、
    前記軟水流出路上に積算流量計が位置することを特徴とする、請求項９に記載の軟水器。
12. 前記軟水器は、フィルタ部と、前記フィルタ部に連通するフィルタ部流入路とをさらに含み、
    前記軟水モードが選択されると、前記タイマーコントロールバルブに流入した原水が前記フィルタ部流入路に流入してフィルタ部に流入することを特徴とする、請求項２に記載の軟水器。
13. 前記フィルタ部に流入した原水はフィルタリングされて複数の樹脂タンクに流入し、
    前記複数の樹脂タンクに流入した原水はイオン交換樹脂によりイオン交換されて軟水に変換されることを特徴とする、請求項１２に記載の軟水器。
14. 前記軟水器は、放出路に連通する原水流出路をさらに含み、
    前記タイマーコントロールバルブは前記再生モード、前記軟水モード、前記停止モード及び原水モードのいずれかのモードを選択され、
    前記原水モードが選択されると、前記タイマーコントロールバルブに流入した原水が前記原水流出路に流入して放出路から放出されることを特徴とする、請求項３に記載の軟水器。
15. 前記下部バルブ本体を貫通する流動孔をさらに含み、
    前記流動孔は、前記下部バルブ本体の上面から突出して前記上部バルブ本体と下部バルブ本体間の離間距離となるバルブ段差を形成することを特徴とする、請求項１に記載の軟水器。
16. 前記流動孔は、前記下部バルブ本体の中心の周囲に形成された、扇状の軟水孔と原水孔、及び円弧状の再生孔を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の軟水器。
17. 前記流動孔は、時計又は反時計方向に、前記軟水孔、前記原水孔、前記再生孔の順に配置されることを特徴とする、請求項１６に記載の軟水器。
18. 前記タイマーコントロールバルブは、
    前記タイマーに結合される第１ギアと、
    前記上部バルブ本体の上端に締結される連結体と、
    前記連結体に形成されたシャフトに結合されて前記第１ギアに噛み合う第２ギアとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の軟水器。
19. 前記第１ギアと前記タイマースプリングが連結され、
    前記タイマースプリングに所定トルクが作用することを特徴とする、請求項１８に記載の軟水器。
20. 前記上部バルブ本体を貫通するように流入口をさらに含み、
    前記流入口は軟水孔と原水孔に対応する扇状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の軟水器。
21. 前記上部バルブ本体及び前記下部バルブ本体はセラミック材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の軟水器。

Images