JPH10156195A - 陽イオン交換樹脂の再生装置及び再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生用の酸性水中の塩素ガスや次亜塩素酸に
よって、弱酸性の軟水を生成する陽イオン交換樹脂が再
生中に劣化するのを防止する。 【解決手段】 水道水を電気分解すると陽極側室では酸
性水が、陰極側室ではアルカリ水が生成され、特に陰極
側室に電解質（Ｎa+とＣl-）を供給すると、Ｃl-は隔膜
を透過して陽極側室に入り、陽極側室に入ったＣl-はＨ
+と結合してＨＣlを生成し、陽極側からは強酸性水がで
てくる。この強酸性水が陽イオン交換樹脂に接触するこ
とで、陽イオン交換樹脂が再生される。一方、上記強酸
性水中には塩素ガスや次亜塩素酸が含まれているが、こ
れら塩素ガスや次亜塩素酸は、活性炭に吸着する等の手
段によって除去され、陽イオン交換樹脂に接触すること
はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水道水を弱酸性の軟
水に変換する陽イオン交換樹脂を再生する装置及び再生
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水には酸性水とアルカリ性水があり、弱
酸性水は肌や髪のｐＨに近いために刺激が少なく、美容
によいとされ、アルカリ性水は健康によいため料理等に
用いるとよいとされている。このような酸性水とアルカ
リ性水を生成する装置として、特開平４−１５０９９４
号或いは特開平４−３７１２９１号に開示される装置が
知られている。これら公報に開示される装置はいずれも
電解槽の陽極側で生成される酸性水中には有害な塩素ガ
スが含まれているので、この塩素ガスを除去する手段を
備えている。

【０００３】また、酸性やアルカリとは別に、水にはカ
ルシウムイオンやマグネシウムイオンを多量に含んだ硬
水とこれらの含有量が少ない軟水があり、硬水はミネラ
ルウォータとして飲用に供され、軟水は石鹸の泡立ちが
よいため洗濯等に適している。そして、軟水を生成する
装置として特開平６−３９３７４号に開示される装置が
知られている。この装置は、電解槽の陽極側の下流に陽
イオン交換樹脂を充填した軟水器を設け、陽イオン交換
樹脂の官能基末端の水素基がＣaに交換させて交換機能
が飽和状態になったならば、電解槽に通電し、陽極側で
発生する酸性水を陽イオン交換樹脂に接触させて、官能
基末端を再び水素基にして再生を図るというものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】水道水にはもともと消
毒等の目的でカルキを添加しており、このような水道水
を電気分解すると、陽極側で生成される酸性水中に塩素
ガスや次亜塩素酸が多量に含有されることになる。これ
ら塩素ガスや次亜塩素酸が陽イオン交換樹脂に接触する
と陽イオン交換樹脂の劣化を招くことになる。

【０００６】図８は塩素の除去手段を設けない構成の再
生装置を用いて再生した官能基末端が水素型の陽イオン
交換樹脂の容器への通水量とｐＨとの関係を示すグラフ
であり、陽イオン交換樹脂が新品の場合には、目的とす
るｐＨ６以下の弱酸性軟水が２５０リットルまで得られ
たが、２回目以降は２００リットルしか得られない。更
に、２回目より３回目には、目的とする弱酸性軟水生成
量が減少し、樹脂の再生に不備があることを示してい
る。

【０００７】そこで、特開平６−３９３７４号に開示さ
れる装置に特開平４−１５０９９４号或いは特開平４−
３７１２９１号に開示される装置を組み合わせること
で、陽イオン交換樹脂に供給される酸性水中から塩素を
除去することが考えられるが、特開平４−１５０９９４
号或いは特開平４−３７１２９１号に開示される装置は
洗顔や飲用等に供する水を供給するものであり、そのｐ
Ｈは少なくとも４以上としなければならない。一方、陽
イオン交換樹脂を再生するには少なくともｐＨ２以下の
強酸性水が必要であり、したがって、上記の装置を組み
合わせただけでは、陽イオン交換樹脂の再生装置として
用いることはできない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明に係る陽イオン交換樹脂の再生装置は、水道水を電
気分解する電解槽と、この電解槽で生成された例えばｐ
Ｈ２以下の強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器
（カラム）に導く配管と、この配管の途中に設けられる
活性炭等の塩素除去手段とを備えた構成とした。

【０００９】また、本発明に係る他の陽イオン交換樹脂
の再生装置は、水道水を電気分解する電解槽と、この電
解槽で生成された強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填し
た容器に導く配管とを備え、この配管が接続される容器
の端部に活性炭等の塩素除去手段を設けた構成とした。

【００１０】また、本発明に係る他の陽イオン交換樹脂
の再生装置は、水道水を電気分解する電解槽と、この電
解槽の陽極側で生じる強酸性水中の塩素ガス或いは次亜
塩素酸を除去する還元剤の添加手段と、前記電解槽で生
成された酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に導
く配管と備えた構成とした。

【００１１】また、本発明に係る他の陽イオン交換樹脂
の再生装置は、水道水を電気分解する電解槽と、この電
解槽で生成された強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填し
た容器に導く配管とを備え、この配管の長さを電解槽の
陽極側で発生した塩素ガス或いは次亜塩素酸が容器に到
達する前に実質的に消失し得る長さとした。

【００１２】以上の再生装置において、陽極側で容易に
強酸性水を生成させるべく、陰極側に水の循環経路を設
け、この循環経路に陰極側に電解質を供給するアルカリ
水室を設けることが可能である。また、陽極側で強酸性
水を生成させるべく、陽イオン交換樹脂の容器を透過し
た酸性水を戻し管を用いて電解槽の陽極側に戻す構成と
してもよい。

【００１３】一方、本発明に係る陽イオン交換樹脂の再
生方法は、水道水を電解槽で電気分解して得られる強酸
性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に供給し、陽イ
オン交換樹脂の官能基末端を水素型に戻す陽イオン交換
樹脂の再生方法において、前記電解槽の陰極側に電解質
溶液を供給するとともに、供給する電解質溶液濃度と電
解槽の電流密度をコントロールする（電流値、電解質濃
度を小さい方向にすれば塩素ガス量を減少できる）こと
で電解槽の陽極側で発生する塩素ガスを除去するように
した。

【００１４】また、本発明に係る陽イオン交換樹脂の他
の再生方法は、水道水を電解槽で電気分解して得られる
酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に供給し、陽
イオン交換樹脂の官能基末端を水素型に戻す陽イオン交
換樹脂の再生方法において、前記容器を通過した酸性水
を再び電解槽の陽極側に戻すとともに、酸性水中の塩素
ガスまたは次亜塩素酸の濃度が所定濃度より濃くなった
ならば電解槽の陽極側の酸性水を交換するようにした。

【００１５】更に、本発明に係る陽イオン交換樹脂の他
の再生方法は、水道水を電解槽で電気分解して得られる
酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に供給し、陽
イオン交換樹脂の官能基末端を水素型に戻す陽イオン交
換樹脂の再生方法において、電解槽における水の電気分
解を断続的に行って陽極側で生成する強酸性水の生成時
期を調整するようにした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る再生装置
の斜視図であり、この再生装置は電解槽等を収納する本
体１の側部に陽イオン交換樹脂を充填した容器２を着脱
自在にセットする受け部３を設けている。

【００１７】容器２の底部には水道水の流入管４と流出
管５が突出し、受け部３にはこれら流入管４と流出管５
が液密に嵌合する穴６、７が形成されている。

【００１８】尚、水栓金具８にも容器２をセットする容
器受け具９が着脱自在に設けられ、この容器受け具９に
は容器２の流入管４及び流出管５に連結される流入管１
０及び流出管１１が設けられ、水道水は容器受け具９の
流入管１０及び容器２の流入管４を介して容器２内に供
給され、容器２内の陽イオン交換樹脂に接触すること
で、水道水中のＣaイオン等は陽イオン交換樹脂の官能
基端部の水素基と置換され、弱酸性の軟水となって容器
２の流出管５及び容器受け具９の流出管１１を介して水
栓金具８から放出される。

【００１９】そして、容器２への水道水の通水量が多く
なると、陽イオン交換樹脂の官能基端部の水素基の殆ど
がＣaに交換され、陽イオン交換樹脂の交換容量がなく
なる。そこで、容器２を容器受け具９から外し、別設し
た本発明に係る再生器を用いて陽イオン交換樹脂を再生
する。

【００２０】次に、再生器の内部を図２に基づいて説明
する。再生器の内部には電解槽とアルカリ水室が設けら
れている。電解槽内には陽極と陰極が配置され、陽極が
配置された陽極側室と陰極が配置された陰極側室とはＣ
l-が透過可能な隔膜にて画成され、また、陰極側室には
循環経路が設けられ、この循環経路にＮaＣl等の電解質
を溶解した前記アルカリ水室が設けられている。

【００２１】一方、陽極側室からは強酸性水を前記陽イ
オン交換樹脂の容器に送り込む配管が導出され、この配
管の途中に活性炭等を充填した塩素除去手段を設けてい
る。

【００２２】図３乃至図５は本発明に係る再生装置の内
部構造の別実施例を模式的に示した図であり、図３に示
す実施例にあっては、配管の途中に活性炭等を設けず
に、容器の底部、つまり配管からの酸性水が供給される
箇所に活性炭等を設け、更に容器を透過した酸性水を電
解槽の陽極側に戻す戻し管を設けている。このように戻
し管によって酸性水を電解槽の陽極側に戻すことで、電
解槽の陽極側で生成される酸性水を簡単にｐＨ２以下の
強酸性水に擂ることができる。

【００２３】また、図４に示す実施例にあっては、活性
炭等の塩素除去手段を設けずに配管の途中に還元剤タン
クを接続し、更に図５に示す実施例にあっては、塩素除
去手段や還元剤タンクを設ける代りに、配管の長さを長
くすることで電解槽の陽極側で発生した塩素ガス或いは
次亜塩素酸が容器に到達する前に実質的に消失するよう
にしている。

【００２４】以上において、水道水を電気分解すると陽
極側室では酸性水が、陰極側室ではアルカリ水が生成さ
れる。そして、本発明にあっては、陰極側室に電解質溶
液を供給するようにしているので、陰極側室にＮa⁺とＣ
l^-が供給され、Ｃl^-は隔膜を透過して陽極側室に入る。
そして、陽極側室に入ったＣl^-はＨ⁺と結合してＨＣlを
生成し、陽極側からは強酸性水がでてくる。

【００２５】そして、強酸性水が陽イオン交換樹脂に接
触することで、陽イオン交換樹脂の官能基端部のＣa²⁺
またはＭg²⁺等の陽イオンがＨ⁺に交換され、官能基の末
端が水素型になった陽イオン交換樹脂に再生される。

【００２６】ところで、上記強酸性水中には塩素ガスや
次亜塩素酸が含まれているが、これら塩素ガスや次亜塩
素酸は、図２及び図３に示す実施例にあっては、活性炭
に吸着あるいは活性炭と反応し、図４に示す実施例にあ
っては、還元剤と反応し、更に、図５に示す実施例にあ
っては、配管中を移送される間に消失するので、陽イオ
ン交換樹脂に塩素ガスや次亜塩素酸が接触することはな
い。

【００２７】尚、陰極側に電解質溶液を供給して強酸性
水を生成する場合には、電解質溶液濃度と電解槽の電流
密度をコントロールすることで電解槽の陽極側で発生す
る塩素ガスを低減することができる。

【００２８】また、陽イオン交換樹脂の容器を通した酸
性水を再び電解槽に戻して強酸性水を生成する場合に
は、酸性水中の塩素ガスまたは次亜塩素酸の濃度が高く
なる虞れがあり、このような場合には、電解槽の陽極側
の酸性水を交換する。

【００２９】更に、電解槽における水の電気分解を断続
的に行って陽極側で生成する強酸性水の生成時期を調整
してもよい。

【００３０】図６は本発明に係る再生装置を用いた場合
の陽イオン交換樹脂の容器への通水量とｐＨとの関係を
示すグラフであり、このグラフから本発明に係る再生装
置を用いて再生を行うと、ほぼ完璧な再生がなされるこ
とが分る。

【００３１】また図７は、塩素除去手段（活性炭）を設
けた場合と設けない場合の、通水量と塩素ガス及び次亜
塩素酸発生量との関係を示すグラフであり、この図か
ら、塩素除去手段を設けた場合には、通水時間が長くな
っても塩素ガス及び次亜塩素酸の濃度はほぼゼロである
ことが分る。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明した如く本発明に係る陽イオ
ン交換樹脂の再生装置よれば、強酸性水を陽イオン交換
樹脂を充填した容器に導く配管の途中に活性炭等の塩素
除去手段を設けたので、塩素ガスや次亜塩素酸によって
再生中に陽イオン交換樹脂が劣化することがない。

【００３３】尚、配管の途中に塩素除去手段を設けず
に、陽イオン交換樹脂を充填した容器の底部等に設けて
も同様の効果を発揮でき、更に容器とともに活性炭等の
交換もできるので便利である。

【００３４】また、活性炭等の塩素除去手段を設ける代
りに、還元剤の添加手段を設けても前記同様の効果を発
揮でき、更には配管の長さを長くすることによっても、
塩素ガス或いは次亜塩素酸によって陽イオン交換樹脂が
劣化するのを防止することができる。

【００３５】特に、電解槽の陰極側に水の循環経路を設
け、この循環経路に陰極側に電解質を供給するアルカリ
水室を付設するか、或いは陽イオン交換樹脂の容器を透
過した酸性水を戻し管を用いて電解槽の陽極側に戻すこ
とで、容易に強酸性水を生成擂ることができる。

【００３６】一方、本発明に係る陽イオン交換樹脂の再
生方法によれば、電解槽の陰極側に電解質溶液を供給す
る構成とした場合に、供給する電解質溶液濃度と電解槽
の電流密度をコントロールすれば、電解槽の陽極側で発
生する塩素ガスを除去することができる。

【００３７】また、本発明に係る陽イオン交換樹脂の他
の再生方法によれば、容器を通過した酸性水を再び電解
槽の陽極側に戻すとともに、酸性水中の塩素ガスまたは
次亜塩素酸の濃度が所定濃度より濃くなったならば電解
槽の陽極側の酸性水を交換するようにしたので、陽イオ
ン交換樹脂が劣化するのを有効に防止することができ
る。

【００３８】更に、本発明に係る陽イオン交換樹脂の他
の再生方法によれば、電解槽における水の電気分解を断
続的に行って強酸性水の生成時期を調整するようにした
ので、電解槽の電極寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る再生装置の斜視図

【図２】同再生装置の内部構造を模式的に示した図

【図３】同再生装置の内部構造の別実施例を模式的に示
した図

【図４】同再生装置の内部構造の別実施例を模式的に示
した図

【図５】同再生装置の内部構造の別実施例を模式的に示
した図

【図６】本発明の再生装置を用いた場合の陽イオン交換
樹脂の容器への通水量と得られた水のｐＨとの関係を示
すグラフ

【図７】塩素除去手段（活性炭）を設けた場合と設けな
い場合の、通水量と塩素ガス及び次亜塩素酸発生量との
関係を示すグラフ

【図８】塩素除去手段を具備しない再生器を用いて再生
した陽イオン交換樹脂の容器への通水量と得られた水の
ｐＨとの関係を示すグラフ

【符号の説明】

１…再生装置本体、２…陽イオン交換樹脂を充填した容
器、３…容器の受け部、４，１０…水道水の流入管、
５，１１…水道水の流出管、８…水栓金具、９…容器受
け具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/70 Ｃ０２Ｆ 1/70 Ｚ (72)発明者 西山 修二 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 今坂 卓男 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道水を電気分解する電解槽と、この電
   解槽で生成された強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填し
   た容器に導く配管と、この配管の途中に設けられる塩素
   除去手段とを備えたことを特徴とする陽イオン交換樹脂
   の再生装置。
2. 【請求項２】 水道水を電気分解する電解槽と、この電
   解槽で生成された強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填し
   た容器に導く配管とを備え、この配管が接続される容器
   の端部に塩素除去手段を設けたことを特徴とする陽イオ
   ン交換樹脂の再生装置。
3. 【請求項３】 水道水を電気分解する電解槽と、この電
   解槽の陽極側で生じる強酸性水中の塩素ガス或いは次亜
   塩素酸を除去する還元剤の添加手段と、前記電解槽で生
   成された酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に導
   く配管と備えたことを特徴とする陽イオン交換樹脂の再
   生装置。
4. 【請求項４】 水道水を電気分解する電解槽と、この電
   解槽で生成された強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填し
   た容器に導く配管とを備え、この配管の長さを電解槽の
   陽極側で発生した塩素ガス或いは次亜塩素酸が容器に到
   達する前に実質的に消失し得る長さとしたことを特徴と
   する陽イオン交換樹脂の再生装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４に記載の陽イオン
   交換樹脂の再生装置において、前記電解槽は陰極側の水
   の循環経路を有し、この循環経路に陰極側に電解質を供
   給するアルカリ水室を設けたことを特徴とする陽イオン
   交換樹脂の再生装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項４に記載の陽イオン
   交換樹脂の再生装置において、この再生装置は陽イオン
   交換樹脂の容器を透過した酸性水を電解槽の陽極側に戻
   す戻し管を備えていることを特徴とする陽イオン交換樹
   脂の再生装置。
7. 【請求項７】 水道水を電解槽で電気分解して得られる
   強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に供給し、
   陽イオン交換樹脂の官能基末端を水素型に戻す陽イオン
   交換樹脂の再生方法において、前記電解槽の陰極側に電
   解質溶液を供給するとともに、供給する電解質溶液濃度
   と電解槽の電流密度をコントロールすることで電解槽の
   陽極側で発生する塩素ガスを除去するようにしたことを
   特徴とする陽イオン交換樹脂の再生方法。
8. 【請求項８】 水道水を電解槽で電気分解して得られる
   強酸性水を陽イオン交換樹脂を充填した容器に供給し、
   陽イオン交換樹脂の官能基末端を水素型に戻す陽イオン
   交換樹脂の再生方法において、前記容器を通過した酸性
   水を再び電解槽の陽極側に戻すとともに、酸性水中の塩
   素ガスまたは次亜塩素酸の濃度が所定濃度より濃くなっ
   たならば電解槽の陽極側の酸性水を交換するようにした
   ことを特徴とする陽イオン交換樹脂の再生方法。