(57)【要約】【課題】本発明は、イオン交換樹脂の交換サイクルの延長を図ることができる軟水化装置を提供することを目的とする。【解決手段】軟水化装置は、陽イオン交換樹脂の酸化を防止する酸化防止運転を実施するべく、還元剤溶液の貯留が可能な還元液用タンクと、還元液用タンクと軟水化タンクとを結ぶ接続流路と、接続流路上に設けられたポンプが備えられている。酸化防止運転は、軟水化運転が実施されていないことを条件の１つとして実施されるもので、還元液用タンク内の還元剤溶液を軟水化タンク内に導入し、軟水化タンク内の陽イオン交換樹脂を還元剤溶液で浸漬した状態にすることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂が内蔵された軟水化処理槽を有し、液体を当該軟水化処理槽に通過させて軟水化する軟水化運転を実施することができる軟水化装置であって、
還元剤溶液を貯留する還元液用タンクと、還元液用タンクと軟水化処理槽との間を繋いだ接続流路と、接続流路上に設けられたポンプを有し、
軟水化運転が実施されていないことを１つの条件として、ポンプを駆動して、還元液用タンク内の還元剤溶液を軟水化処理槽側に移動し、還元剤溶液を軟水化処理槽内で滞留させる酸化防止運転が実施されることを特徴とする軟水化装置。
【請求項２】
接続流路には、軟水化処理槽に導入された液体が、還元液用タンク側に流出することを阻止する流通規制手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項３】
接続流路には、液体が還元液用タンク側から軟水化処理槽側に流れる往き側流路と、軟水化処理槽側から還元液用タンク側に流れる戻り側流路を有し、
往き側流路にポンプが配され、戻り側流路に流通規制手段が配されていることを特徴とする請求項２に記載の軟水化装置。
【請求項４】
制御装置を備え、当該制御装置には、時間を計測できる計時手段が設けられ、
酸化防止運転が実施されるさらなる条件が、軟水化運転が終了してから一定の時間が経過した場合、及び／又は、所定の時間帯に突入した場合であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軟水化装置。
【請求項５】
酸化防止運転の実施条件が満たされると、軟水化処理槽内の液体を排水する準備動作が実施された後、還元剤溶液を軟水化処理槽内に投入する還元液投入動作に移行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軟水化装置。
【請求項６】
酸化防止運転において、還元液用タンクから軟水化処理槽側に還元剤溶液を流す際に、軟水化処理槽内の気体を排出可能な排気経路が形成されると共に、還元液用タンクに気体を給気する給気経路が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軟水化装置。
【請求項７】
軟水化処理槽内に滞留した還元剤溶液は、所定のタイミングで実施される還元後動作によって排出されるものであり、還元後動作では、軟水化処理槽から排出される還元剤溶液を、還元液用タンク側に戻すか、あるいは、外部に排水することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軟水化装置。
【請求項８】
還元後動作において、軟水化処理槽から還元液用タンク側に使用後の還元剤溶液を流す際に、還元液用タンク側の気体を排出可能な排気経路が形成されると共に、軟水化処理槽に気体を給気する給気経路が形成されることを特徴とする請求項７に記載の軟水化装置。
【請求項９】
軟水化処理槽には、イオン交換樹脂を再生するための再生水を貯留可能な再生水用タンクが、所定の流路で接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の軟水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂を用いて液体を軟水化する軟水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟水化装置は、主として工業用の設備等におけるスケールの付着を抑制するために多用されていたが、近年においては、一般家庭においても軟水を使用できるように、水道水や井戸水等を軟水化する家庭用の軟水化装置が市場に提供されている。この家庭用の軟水化装置は、工業用のそれと同様であり、イオン交換樹脂が充填される軟水器を有し、その軟水器において、水道水等に含まれたカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の陽イオンを、ナトリウムイオンに置換して軟水化する構成である。
【０００３】
このような軟水化装置は、水道水や井戸水等を通過させて軟水化処理を継続すると、イオン交換樹脂の軟水化能力が徐々に低下し、最終的には軟水化処理が不能な状態となる。そのため、この種の軟水化装置は、イオン交換樹脂の軟水化能力の回復を図るべく、塩水（塩化ナトリウム水溶液）を用いた再生処理の実施が可能な構成とされている。すなわち、再生処理によって、イオン交換樹脂に吸着されていたカルシウムイオンやマグネシウムイオン等が、塩水に含有されたナトリウムイオンと置換されるため、この置換後のイオン交換樹脂は、再び水道水等に対する軟水化処理が可能な状態となる。
例えば、特許文献１には、このような再生処理機能を備えた軟水化装置の技術が開示されている。
【０００４】
このように、イオン交換樹脂は、軟水化処理の実施をして軟水化能力が低下したとしても、塩水による再生処理によって、軟水化能力の回復を図ることができるが、それも一定期間を目安に、再生処理による軟水化能力の回復が困難となってしまう。そのため、通常、家庭用の軟水化装置に使用されるイオン交換樹脂は、使用開始から所定の期間を目安として寿命（例えば３年）が設定されている。つまり、既設のイオン交換樹脂が寿命に達すれば、一定の軟水化能力を期待することが困難となるため、新たなイオン交換樹脂に交換することが好適であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この種の軟水化装置では、その予め設定された設計寿命よりも早期に、既設のイオン交換樹脂の交換時期が到来してしまう不満があった。
【０００７】
この不具合は、設計寿命を算出する試験環境と、実際の使用環境との間に、差異が生じてしまっていることに起因している。つまり、試験環境では、試験の効率化を目的として、軟水化装置の使用時期に注目しており、主にイオン交換樹脂に通過させる液体の流量に基づいた寿命の算出方法が採用されている。換言すれば、試験環境では、軟水化装置の使用時の劣化のみが、イオン交換樹脂の寿命の算出要素となっている。
【０００８】
一方で、実際の使用環境においては、軟水化装置を使用する時期と、使用しない時期とが存在する。後者に関して具体的に説明すると、軟水化装置では、通常、軟水器に水道水等を供給しない場合において、軟水器内に水道水等の液体が貯留された状態が維持される。すなわち、軟水化装置の不使用時においては、イオン交換樹脂は、軟水器に貯留された水道水等に浸った状態であり、その水中に含まれる酸素や塩素等にさらされた状態である。このため、この種の軟水化装置では、シャワーやカラン等に対して軟水を供給しない状況、つまり軟水化装置を使用しない状況においては、イオン交換樹脂は軟水器内の水に含まれた成分によって酸化が促進され、その結果、イオン交換樹脂の劣化が進行していた。このように、実際の使用環境では、軟水化装置の使用時の劣化と、不使用時の劣化の双方が、イオン交換樹脂の寿命を縮める要因となっていた。
【０００９】
以上によると、実際の使用環境においては、軟水化装置の使用時の劣化だけでなく、不使用時の劣化によっても、イオン交換樹脂の寿命が縮められるため、予め設定された設計寿命よりも著しく早い段階で、既設のイオン交換樹脂を取り替えなければならず、需要者に不満を与えていた。
【００１０】
そこで、本発明では、従来の問題点に鑑み、イオン交換樹脂の交換サイクルの延長を図ることができる軟水化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく提供される請求項１に記載の発明は、イオン交換樹脂が内蔵された軟水化処理槽を有し、液体を当該軟水化処理槽に通過させて軟水化する軟水化運転を実施することができる軟水化装置であって、還元剤溶液を貯留する還元液用タンクと、還元液用タンクと軟水化処理槽との間を繋いだ接続流路と、接続流路上に設けられたポンプを有し、軟水化運転が実施されていないことを１つの条件として、ポンプを駆動して、還元液用タンク内の還元剤溶液を軟水化処理槽側に移動し、還元剤溶液を軟水化処理槽内で滞留させる酸化防止運転が実施されることを特徴とする軟水化装置である。
【００１２】
本発明の軟水化装置は、還元剤溶液を貯留する還元液用タンクを有し、その還元液用タンクと軟水化処理槽とを接続流路で接続して、軟水化処理槽内に還元剤溶液を供給することができるため、槽内のイオン交換樹脂を還元剤溶液で浸漬した状態にすることができる。すなわち、本発明では、必要に応じて、イオン交換樹脂を還元剤溶液に浸らせた状態にし、当該樹脂の酸化を防止することが可能である。
【００１３】
また、請求項１に記載の発明では、軟水化運転が実施されないことを１つの条件として、還元液用タンク内の還元剤溶液を、軟水化処理槽に導入して滞留させる酸化防止運転が実施されるため、従来のように、軟水化装置の使用がされていない状態で、軟水化処理槽内のイオン交換樹脂が酸化されるおそれがない。つまり、本発明では、軟水化運転が実施されない状況下においては、イオン交換樹脂は、還元剤溶液に浸漬した状態となり、酸化による劣化が発生しない。これにより、イオン交換樹脂の寿命は、軟水化運転における通常の劣化が主たる要因となって縮められるため、当該イオン交換樹脂は、設計寿命により近い時期まで使用することが可能となる。この結果、本発明では、従来のものよりも、イオン交換樹脂の交換サイクルの長期化を図ることができる。すなわち、本発明の軟水化装置によれば、イオン交換樹脂の寿命が、従来のものに比べると、実質的に長寿命化するため、需要者のランニングコストの低減を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、接続流路には、軟水化処理槽に導入された液体が、還元液用タンク側に流出することを阻止する流通規制手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の軟水化装置である。
【００１５】
かかる構成によれば、流通規制手段によって、酸化防止運転の最中に、意図せず、軟水化処理槽内に導入された還元剤溶液が、接続流路を介して、還元液用タンク側に流出してしまうことを阻止することができるため、より効果的に、軟水化処理槽に内蔵されたイオン交換樹脂の劣化の防止を図ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、接続流路には、液体が還元液用タンク側から軟水化処理槽側に流れる往き側流路と、軟水化処理槽側から還元液用タンク側に流れる戻り側流路を有し、往き側流路にポンプが配され、戻り側流路に流通規制手段が配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軟水化装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、戻り側流路によって、軟水化処理槽内に送り込んだ還元剤溶液を、還元液用タンク側に戻すことができるため、還元剤溶液のリサイクルを行うことができる。すなわち、酸化防止運転を行う度に、還元剤溶液を捨てる必要がないため、需要者のランニングコストの負担を軽減することができる。また、本発明では、戻り側流路に流通規制手段を設けたため、意図せず、軟水化処理槽内の液体が、還元液用タンク側に流入してしまうおそれがない。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、制御装置を備え、当該制御装置には、時間を計測できる計時手段が設けられ、酸化防止運転が実施されるさらなる条件が、軟水化運転が終了してから一定の時間が経過した場合、及び／又は、所定の時間帯に突入した場合であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軟水化装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、軟水化運転が殆ど実施されない時期に、酸化防止運転を実施することができるため、軟水化装置本体の機能を損なわせることなく、合理的に、イオン交換樹脂の酸化による劣化を防ぐことができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、酸化防止運転の実施条件が満たされると、軟水化処理槽内の液体を排水する準備動作が実施された後、酸化防止運転に移行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軟水化装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、軟水化処理槽内を空の状態にしてから、還元剤溶液を投入するため、軟水化処理槽に内蔵されたイオン交換樹脂を、効果的に酸化から防ぐことができる。すなわち、軟水化処理槽内に導入された還元剤溶液は、軟水等によって希釈されることがないため、酸化防止の効果が高い。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、酸化防止運転において、還元液用タンクから軟水化処理槽側に還元剤溶液を流す際に、軟水化処理槽内の気体を排出可能な排気経路が形成されると共に、還元液用タンクに気体を給気する給気経路が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軟水化装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、酸化防止運転の実施に伴って、気体が排出される排気経路や、気体が供給される給気経路が形成されるため、還元剤溶液を移動させる際に、気体による抵抗が殆ど生じることがない。つまり、本発明によれば、還元剤溶液の移動を、円滑に行うことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、軟水化処理槽内に滞留した還元剤溶液は、所定のタイミングで実施される還元後動作によって排出されるものであり、還元後動作では、軟水化処理槽から排出される還元剤溶液を、還元液用タンク側に戻すか、あるいは、外部に排水することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軟水化装置である。
【００２５】
かかる構成によれば、軟水化処理槽内に投入された還元剤溶液を、還元後動作によって、還元液用タンク側に戻すことができるため、還元剤溶液のリサイクル使用を図ることができる。すなわち、需要者のランニングコストの負担を軽減することができる。また、還元剤溶液を十分リサイクルした場合等においては、還元後動作によって、外部に排出することもできるため、需要者に手間を殆ど掛けさせない。すなわち、本発明の軟水化装置は、利用性が高い。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、還元後動作において、軟水化処理槽から還元液用タンク側に使用後の還元剤溶液を流す際に、還元液用タンク側の気体を排出可能な排気経路が形成されると共に、軟水化処理槽に気体を給気する給気経路が形成されることを特徴とする請求項７に記載の軟水化装置である。
【００２７】
かかる構成によれば、還元後動作の実施に伴って、気体が排出される排気経路や、気体が供給される給気経路が形成されるため、還元剤溶液を移動させる際に、気体による抵抗が殆ど生じることがない。つまり、本発明によれば、還元剤溶液の移動を、円滑に行うことができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、軟水化処理槽には、イオン交換樹脂を再生するための再生水を貯留可能な再生水用タンクが、所定の流路で接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の軟水化装置である。
【００２９】
かかる構成によれば、軟水化処理槽が、イオン交換樹脂を再生する再生水を貯留した再生水用タンクと、所定の流路で接続されているため、軟水化能力が貧弱になった場合において、イオン交換樹脂の軟水化能力の回復を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の軟水化装置は、イオン交換樹脂が内蔵された軟水化処理槽内に、接続流路を介して、還元液用タンクに貯留された還元剤溶液を投入し滞留させる酸化防止運転を実施することができるため、従来のように、軟水化運転が実施されていない状況の時に、イオン交換樹脂が酸化によって劣化していく、という不具合を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る軟水化装置を示す作動原理図である。
【図２】図１の軟水化装置において軟水化運転が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図３】図１の軟水化装置において再生化運転が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図４】図１の軟水化装置において酸化防止運転を実施する際の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】図１の軟水化装置において準備動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図６】図１の軟水化装置において還元液投入動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図７】図１の軟水化装置において戻し動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図８】図１の軟水化装置において排水動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図９】軟水化装置の変形例を示す作動原理図である。
【図１０】図９の軟水化装置において準備動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図１１】図９の軟水化装置において還元液投入動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図１２】図９の軟水化装置において戻し動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【図１３】図９の軟水化装置において排水動作が実施された状態の液体の流れを示す作動原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態に係る軟水化装置について説明する。
本実施形態の軟水化装置１は、上水道や井戸等の図示しない給水源から供給される水を軟水化し、軟水化された水（以下、単に軟水ともいう）を外部に供給するための装置である。
【００３３】
軟水化装置１は、図１に示すように、主たる構成部材として、陽イオン交換樹脂が内蔵された軟水器２と、陽イオン交換樹脂を再生するための水（塩水）を貯留可能な再生水用タンク３と、陽イオン交換樹脂の酸性化を防止する還元剤溶液を貯留可能な還元液用タンク５とを有している。そして、この軟水化装置１は、主たる基本動作として、陽イオン交換樹脂を用いて水を軟水化（硬度の低下）する軟水化運転と、陽イオン交換樹脂の軟水化能力を回復する再生化運転の実施を可能とし、さらに特徴的動作として、陽イオン交換樹脂の酸化を防止する酸化防止運転の実施が可能な構成とされている。すなわち、本実施形態の軟水化装置１は、軟水器２と、再生水用タンク３と、還元液用タンク５とが、軟水化流水系統３０、再生化流水系統４５、並びに、酸化防止流水系統６０を形成する各種配管によって接続されている。
なお、軟水化装置１には、各種機器からの信号を受信したり、各種機器の動作を制御する制御装置２１が備えられている。
【００３４】
まず、軟水化装置１の主要な構成部材から説明する。
軟水器２は、液体の貯留を可能とした軟水化タンク（軟水化処理槽）１０を有し、当該軟水化タンク１０に陽イオン交換樹脂を充填したカラムが内蔵されている。この軟水器２は、軟水化タンク１０の上方に設けられた入水口からフィルタ（以下、上部フィルタという）１５を介して、軟水化タンク１０内に液体（真水、塩水、還元剤溶液等）を導入することで、広範囲に渡った液体の供給を可能としている。つまり、軟水器２では、入水口から導入された液体を、局所に偏ることなく放散することができるため、効率的に液体を軟水化することができる。そして、軟水化された液体、具体的には軟水化された水（軟水）を、軟水化タンク１０の下方に設けられたフィルタ（以下、下部フィルタという）１６を介して、出水口から外部へと流出させている。
【００３５】
再生水用タンク３は、陽イオン交換樹脂を再生するための再生水たる塩水を製造する部分であり、給水源から供給される水を貯留する貯留部１９と、再生剤たる塩の配置を可能とした再生剤配置部２０とを有している。より具体的には、この再生水用タンク３は、貯留部１９と再生剤配置部２０とが、フィルタにより連通した構造であり、液体のみが当該フィルタを通過可能な構成である。つまり、再生剤配置部２０に固形の塩を配置した場合、その塩が水等の液体に溶解するまでは、フィルタを通過できない。したがって、本実施形態の再生水用タンク３は、貯留部１９に供給された水が、フィルタを通過し、再生剤配置部２０に配置された固形の塩を溶解することで、再生水たる塩水が製造される仕組みである。
【００３６】
また、貯留部１９は、外部と連通した注水口２３と吐出口２４と溢水排出口２５が設けられている。すなわち、貯留部１９は、給水源から供給された水が注水口２３を介して導入され、当該貯留部１９に溜められた水（真水）あるいは生成された再生水が吐出口２４を介して吐出される。また、貯留部１９に供給された水が、何らかの原因で一定以上の水位となった場合においては、溢水排出口２５から外部に排出することができる。すなわち、貯留部１９は、注水口２３及び吐出口２４によって、真水あるいは再生水の円滑な流れを作ることができると共に、溢水排出口２５によって、貯留部１９内が異常液位となった場合であっても、所定以下の液位に抑え、注水口２３から真水あるいは再生水が上流側に逆流しない構造である。
【００３７】
また、本実施形態では、貯留部１９の上部側に空気導入口２６が設けられており、外部から空気の供給が可能となっている。より詳細には、この空気導入口２６は、逆止弁構造のものが採用されており、貯留部１９の外部から内部に向かう空気のみの通過を許すように取り付けられている。つまり、空気導入口２６は、貯留部１９内部の気体を外部に向けて通過させることはない。
なお、貯留部１９には、内部における液位を管理できるように、複数の電極Ｄが配されているが、公知のそれと同様であるため、説明を省略する。
【００３８】
還元液用タンク５は、陽イオン交換樹脂を再生するための還元剤溶液を貯留する部分であり、概ね軟水器２に貯留可能な液体の容量（軟水化タンク１０内にカラムが内蔵された状態で貯留可能な液体の容量）と同程度の容積を有した容器により形成されている。また、この還元液用タンク５には、所定の位置に、外部と連通する投入口（図示しない）が設けられている。投入口は、蓋等によって閉塞することが可能な構造であり、当該蓋等を開放した状態にすることで、還元液用タンク５内に還元剤を補給するための補給経路として利用可能となる。
なお、本実施形態では、還元剤溶液を生成する還元剤として、食品添加物に利用できる成分を備えたものが採用されている。すなわち、本実施形態では、還元剤として、栄養素のビタミンＣとして働くアスコルビン酸や、野菜等の酸化防止、変色防止等に使用される亜硫酸カルシウムや、食品の型くずれ防止や保存のために使用されるミョウバン等が使用されている。
【００３９】
続いて、軟水化装置１の各流水系統について説明する。
軟水化装置１の流水系統には、前記したように、軟水化流水系統３０、再生化流水系統４５、並びに、酸化防止流水系統６０がある。
【００４０】
軟水化流水系統３０は、図示しない給水源から供給される水を、軟水器２に導入し、軟水器２で軟水化された軟水を、カランやシャワー等の給水端末を介して、需要者に供給する流路である。そして、この軟水化流水系統３０は、入水管３２と、出水管３３と、バイパス管３４と、第１排水管３５とを有している。
【００４１】
入水管３２は、主に給水源から供給される水を、軟水器２に導入するための配管である。そして、この入水管３２の中途には、公知の電磁弁が採用された入水弁３８が設けられている。
【００４２】
出水管３３は、主に軟水器２で軟水化された水を、給水端末に至らせるための配管である。そして、この出水管３３の中途には、公知の電磁弁が採用された出水弁３９が設けられている。
【００４３】
バイパス管３４は、入水管３２と出水管３３とを結んだ配管であり、軟水器２をバイパスする流路として機能する。より詳細には、バイパス管３４の入水管３２側の接続部は、入水弁３８よりも上流側にあり、バイパス管３４の出水管３３側の接続部は、出水弁３９よりも下流側にある。そして、バイパス管３４の中途においては、公知の電磁弁が採用されたバイパス弁４０が設けられている。
【００４４】
第１排水管３５は、入水管３２の中途から分岐して、後述する第２排水管５０に接続された配管であり、主として再生化運転によって発生する排水（軟水器２を通過した再生水や水）等を外部に排出する際に使用される流路として機能する。そして、この第１排水管３５の中途には、公知の流量調整弁が採用された排水側流量調整弁４１が設けられている。
【００４５】
再生化流水系統４５は、図示しない給水源から供給される水を、再生水用タンク３に導入し、その水（真水）あるいは必要に応じて生成された再生水を、軟水器２に供給するための配管である。そして、この再生化流水系統４５は、分岐入水管４６と、中間配管４８と、第２排水管５０とを有している。
【００４６】
分岐入水管４６は、入水管３２の中途であって、バイパス管３４よりも上流の位置から分岐した配管であり、給水源から供給される水を、再生水用タンク３に導入するための流路として機能する。そして、この分岐入水管４６の中途には、補水電磁弁４７が設けられている。
【００４７】
中間配管４８は、再生水用タンク３と軟水器２とを結ぶ配管である。より詳細には、この中間配管４８は、再生水用タンク３の吐出口２４と、軟水器２の入水口とを連通する流路を形成している。すなわち、中間配管４８は、再生水用タンク３から吐出された真水あるいは再生水を、軟水器２に導くための配管である。そして、この中間配管４８の中途には、公知の電磁弁が採用された再生側弁４９が設けられている。
【００４８】
第２排水管５０は、中間配管４８の中途の位置から分岐した配管であり、主に再生水用タンク３から吐出された真水や再生水を排水するための流路として機能する。そして、第２排水管５０の中途において、上流側から、後述する第３排水管６７、前記第１排水管３５がそれぞれ接続されている。すなわち、第２排水管５０は、第１排水管３５を介して排水される不用水や、第３排水管６７を介して排水される不用水が合流する合流流路でもある。また、第２排水管５０には、その中途であって、第３排水管６７の接続部よりも上流側に、公知の電磁弁を採用した排水側弁５１が設けられている。
【００４９】
酸化防止流水系統６０は、還元液用タンク５に貯留された還元剤溶液を、軟水器２との間で循環させることを可能とした流路であり、還元剤溶液が還元液用タンク５から軟水器２側に流れる往き側流路（接続流路）６１と、軟水器２に導入された還元剤溶液を還元液用タンク５側に流す戻り側流路（接続流路）６２とを備えている。
【００５０】
往き側流路６１は、還元液用タンク５の下方に接続された往き配管６３を、還元液用タンク５と軟水化流水系統３０の入水管３２とを結ぶような配置にして形成された流路であるため、その流路の一部は入水管３２が担っている。また、往き側流路６１の中途には、ポンプ６４が設けられている。すなわち、往き側流路６１は、ポンプ６４が駆動されると、還元液用タンク５内から吸い出された還元剤溶液が流通し、その還元剤溶液を軟水器２に導く。
【００５１】
戻り側流路６２は、戻り配管６５で構成されており、当該戻り配管６５は、還元液用タンク５の上方側と、軟水器２の下方側とを結ぶような配置にされている。また、戻り側流路６２の中途には、３つのポートを有した電磁弁（以下、単に三方弁という）６６が設けられている。この三方弁（流通規制手段）６６には、戻り配管６５の他、第３排水管６７が接続されており、必要に応じて、軟水器２側と還元液用タンク５側とを連通したり（以下、戻り姿勢という）、軟水器２側と排水側とを連通したり（以下、排水姿勢という）、還元液用タンク５側と排水側とを連通したり（以下、給気姿勢という）する機能が備えられている。
なお、第３排水管６７は、第２排水管５０と連通した流路である。
【００５２】
次に、本実施形態の軟水化装置１の基本動作について説明する。
本実施形態の軟水化装置１には、前記したように、基本動作として、水を軟水化する軟水化運転と、陽イオン交換樹脂の軟水化能力を回復する再生化運転と、その他、再生化運転後の洗浄運転等が実行可能な構成とされているが、以下においては、軟水化運転と再生化運転のみに注目して説明する。
【００５３】
（軟水化運転）
軟水化運転は、先にも説明したように、図示しない給水源から供給された水の硬度を低下させて軟水化し、その軟水化した水（軟水）を図示しない給水端末等を介して外部に供給する動作である。より具体的には、給水端末等が操作されて、軟水の出水要求が発生すれば、図２に示すように、入水弁３８及び出水弁３９を開成し、給水源から送水される水を軟水器２側に導く。すなわち、入水管３２を通じて、上方の入水口から軟水器２内に水を導く。軟水器２内に導入された水は、陽イオン交換樹脂の層を上方から下方に通過し、これと同時に、水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオン等が、陽イオン交換樹脂に吸着されていたナトリウムイオンと置換される。つまり、軟水器２内に導入された水は、下方に向かいつつ、軟水化される。そして、軟水化された水は、軟水器２の下方の出水口から出水管３３側に流出し、出水管３３を通過して、給水端末等を介して外部に出水される。
【００５４】
（再生化運転）
再生化運転は、先にも説明したように、図示しない給水源から供給された水に再生剤を溶解して再生水を生成し、その再生水によって、軟水器２内の陽イオン交換樹脂の軟水化能力を回復する動作である。具体的には、予め設定された所定の時期あるいは需要者の操作等によって、再生化運転の要求が発生すれば、まず、図３に示すように、補水電磁弁４７を開成し、給水源から送水される水を、再生水用タンク３内に導く。ここで、再生水用タンク３は、再生化運転に関わる動作以外のときは、水が貯留されていない状態、つまり空の状態が維持される。すなわち、再生水用タンク３内は、再生化運転が要求された時点では、空の状態である。
【００５５】
そして、空の状態の再生水用タンク３内に水が導入されると、そのタンク３内の液位が所定の液位（貯留部１９と再生剤配置部２０との間のフィルタを超える程度の液位）となるまで供給され続ける。つまり、補水電磁弁４７は、再生水用タンク３内の液位が所定の液位を示すまで開成状態が維持される。このようにして、再生水用タンク３内の液位が、所定の液位に至れば、補水電磁弁４７を閉止して、その状態で一定時間待機する。そして、再生水用タンク３内において、所定の塩分濃度（例えば１０％の塩分濃度）の再生水を生成する。
【００５６】
再生水が生成されると、再生側弁４９を開成及び排水側流量調整弁４１の開度を所定の開度に開き、再生水用タンク３に貯留された再生水を、その水頭圧によって軟水器２側に流出させる。すなわち、再生水は、図３に示すように、中間配管４８を介して、軟水器２に導かれ、軟水器２の下方に位置する出水口から内部に流入する。すると、まず、軟水器２内に既に溜められていた軟水が、上方の入水口から入水管３２側に押し出され、その後次第に、軟水器２内が再生水で満たされる。このとき、陽イオン交換樹脂に吸着されていたカルシウムイオンやマグネシウムイオン等が、再生水中のナトリウムイオンと置換されるため、陽イオン交換樹脂の軟水化能力が回復する。こうして、ナトリウムイオンが減少した再生水は、前記押し出された軟水と同様、入水口から入水管３２側に流出する。そして、入水管３２に流出した軟水及び再生水は、直ぐさま第１排水管３５に流れ、第３排水管６７を介して、外部に排水される。
なお、この動作の後、配管等に付着した塩を洗い流す洗浄動作が実施されるが、前記したように、具体的な説明は省略する。
【００５７】
続いて、本実施形態の軟水化装置１の特徴的動作について説明する。
本実施形態の軟水化装置１は、前記したように、特徴的動作として、陽イオン交換樹脂の酸化を防止する酸化防止運転が実行可能な構成とされている。
【００５８】
（酸化防止運転）
酸化防止運転は、先にも説明したように、軟水化運転が実施されていない状態において、軟水化タンク１０に内蔵された陽イオン交換樹脂が劣化しないように、還元剤溶液に浸漬した状態にして、陽イオン交換樹脂の酸化を防止する動作である。具体的には、前回の軟水化運転（設置初期の試運転も含む）が終了してから一定時間（例えば５分〜３０分）経過したことを条件に実施される運転モードである。
なお、制御装置２１には、タイマ（計時手段）が搭載されており、そのタイマによって時間が計測される。
以下、図４のフローチャートにしたがって、詳細に説明する。
【００５９】
前記条件が満たされて酸化防止運転が開始されると、図４に示すように、まず、準備動作が実行される（ステップ１）。
準備動作では、軟水器２内に貯留された軟水が外部に排水される。具体的には、図５に示すように、三方弁６６が排水姿勢に切り換えられて、軟水器２の排水経路が形成されると共に、中間配管４８に設けられた再生側弁４９が開成されて、軟水器２の給気経路が形成される。そして、排水経路を形成する第３排水管６７及び第２排水管５０から、軟水器２内の軟水が外部に排水されると同時に、給気経路を形成する空気導入口２６、再生水用タンク３、及び、中間配管４８から、軟水器２内に空気が流入する。
【００６０】
すなわち、準備動作では、空気導入口２６を介して軟水器２内を外部と連通した状態にし、その状態で軟水器２内の軟水を排水している。こうすることにより、軟水器２内の軟水が空気と置換されて排水されやすくなる。そして、軟水器２内の軟水が完全に排水されると、軟水器２内は空気が充填された状態となる。こうして、軟水器２内の軟水が空気に完全に置換されると、排水姿勢の三方弁６６の姿勢を切り換えると共に再生側弁４９を閉止して、図４のステップ２に移行し、還元液投入動作を実施する。
なお、軟水器２内の軟水は、予め計測された時間内に排水されるため、本実施形態では、準備動作が開始されてから一定時間が経過すれば、還元液投入動作に移行する。
【００６１】
還元液投入動作では、還元液用タンク５内の還元剤溶液が軟水器２に供給される。具体的には、図６に示すように、三方弁６６が給気姿勢に切り換えられて、還元液用タンク５の給気経路が形成されると共に、排水側弁５１が開成されて、軟水器２の排気経路が形成される。そして、往き側流路６１に設けられたポンプ６４を駆動し、当該往き側流路６１に水流を形成する。これにより、還元液用タンク５では、往き側流路６１に還元剤溶液が流出すると共に、給気経路を形成する戻り配管６５の一部、第３排水管６７、及び、第２排水管５０の一部から、空気が流入する。そして、往き側流路６１を通過した還元剤溶液が、軟水器２の上方に配された入水口から内部に導入されると、それに伴い、排気経路を形成する第２排水管５０を介して、軟水器２内の空気が外部に排出される。
【００６２】
このように、還元液導入動作では、軟水器２と連通した排気経路と、還元液用タンク５と連通した給気経路を形成するため、還元液用タンク５内の還元剤溶液が空気と置換され、さらに軟水器２内の空気が還元剤溶液と置換される。これにより、還元液用タンク５内の還元剤溶液が空気との置換によって排出され、軟水器２内に還元剤溶液が導入される。そして、還元液用タンク５内の還元剤溶液が完全に排出されると、軟水器２内が還元剤溶液で満たされた状態となる。こうして、軟水器２内の空気が還元剤溶液で完全に置換されると、ポンプ６４の駆動を停止すると共に、給気姿勢の三方弁６６の姿勢を切り換えて、排水側弁５１を閉止する。そして、所定の条件が満たされるまで、軟水器２内が還元剤溶液で満たされた状態（以下、還元液浸漬状態ともいう）で放置する。
なお、還元液用タンク５内の還元剤溶液は、予め計測された時間内にポンプ６４によって排出されるため、本実施形態では、還元液投入動作が開始されてから一定時間が経過すれば、還元液投入動作を終了する。
【００６３】
還元液浸漬状態では、軟水器２に内蔵された陽イオン交換樹脂が、還元剤溶液で浸された状態が維持される。すなわち、還元液浸漬状態における陽イオン交換樹脂は、還元剤溶液によって酸化が防止された状態である。そして、本実施形態では、さらなる酸化防止効果を期待するべく、軟水器２の内部と、外部を連通させる可能性がある全ての弁を閉止状態あるいは外部と連通しない状態にしている。具体的には、第１排水管に設けられた排水側流量調整弁４１と、第２排水管５０に設けられた排水側弁５１は、閉止状態に制御され、三方弁６６は、いずれのポートも配管に連通しない姿勢（全閉止）に制御されている。このように、還元液浸漬状態に移行した後は、所定の条件が満たされるまで、陽イオン交換樹脂を還元剤溶液に浸漬した状態に維持している。
【００６４】
ところで、従来、陽イオン交換樹脂は、軟水化装置の不使用時など空気に晒されて酸化すると、有機物が生成され、その結果、軟水が着色されてしまうという場合があった。例えば、陽イオン交換樹脂には、スルホン化したスチレン−ジビニルベンゼン重合体によって構成されているものがあるが、当該陽イオン交換樹脂が酸化した場合、低分子有機化合物（TOC）を生成する。そのため、TOCが生成された後に、軟水化装置が使用されてしまうと、TOCによって着色等された軟水が需要者に供給されてしまうという問題が生じていた。そこで、本実施形態では、前記したように、軟水化装置１の不使用時等において、陽イオン交換樹脂を還元剤溶液に浸漬した状態で維持することとした。その結果、陽イオン交換樹脂からのTOCの発生が防止されるため、需要者に供給される軟水が着色等されてしまう不具合が防止できる。
【００６５】
そして、還元液浸漬状態において、軟水化運転や再生化運転等の他の運転要求が発生すれば（図４のステップ４）、その要求に応えるべく、酸性防止運転を終了する。すなわち、他の運転の要求が発生すれば、酸性防止運転を終了するべく、図４のステップ５に移行し、還元液排水動作が実施される。そして、還元液排出動作（還元後動作）によって、軟水器２内の還元剤溶液が排出される。
【００６６】
ここで、本実施形態では、還元液排出動作として、戻し動作あるいは排水動作のいずれかが実施される。そして、還元液排出動作に移行して、還元剤溶液の使用頻度が少ない場合や、還元液用タンク５に還元剤を投入してから一定の期間が経過していない場合等においては、戻し動作が優先的に行われる。そのため、本実施形態では、図４のステップ６において、前記したような条件が満足していない場合には、ステップ７に移行して、戻し動作を実施する。
【００６７】
戻し動作は、軟水器２から排出された還元剤溶液を、再び還元液用タンク５内に戻す動作である。具体的には、図７に示すように、排水側流量調整弁４１を所定の開度に開けて、軟水器２と連通する給気経路及び還元液用タンク５と連通する排気経路を確保しつつ、三方弁６６を戻り姿勢に制御する。すると、軟水器２内の還元剤溶液が、還元液用タンク５側に向けて流出すると共に、空気導入口２６、再生水用タンク３、及び、中間配管４８から、軟水器２内に空気が流入する。すなわち、軟水器２内の還元剤溶液は、空気と置換される。
【００６８】
そして、軟水器２から流出した還元剤溶液が、戻り側流路６２を介して、還元液用タンク５内に流入すると、排気経路を形成する往き配管６３、入水管３２の一部、第１排水管３５、及び、第２排水管５０の一部から、還元液用タンク５内の空気が流出する。すなわち、還元液用タンク５内の空気は、還元剤溶液と置換される。
【００６９】
こうして、軟水器２内の還元剤溶液が完全に排出されると、三方弁６６の姿勢を切り換えると共に、排水側流量調整弁４１を閉止した状態に制御し、要求された他の運転に移行する（図４のステップ８）。
なお、軟水器２内の還元剤溶液は、予め計測された時間内に排出されるため、本実施形態では、戻し動作が開始されてから一定時間が経過すれば、他の運転に移行する。
【００７０】
一方、図４のステップ６において、還元剤溶液の使用頻度が高かったり、還元剤の投入から一定の期間が経過している場合等（所定の条件が満足された場合）においては、ステップ９に移行して、排水動作が実施される。
【００７１】
排水動作は、軟水器２から排出された還元剤溶液を、軟水化装置１の外部に排水する動作である。具体的には、図８に示すように、再生側弁４９を開成して、軟水器２と連通する給気経路を確保しつつ、三方弁６６を排水姿勢に制御する。すると、軟水器２内の還元剤溶液が、第３排水管６７側に流れて外部に排水されると共に、給気経路を形成する空気導入口２６、再生水用タンク３、及び、中間配管４８から、軟水器２内に空気が流入する。すなわち、軟水器２内の還元剤溶液は、外部へと排水され、さらに軟水器２内は空気に置換された状態となる。こうして、軟水器２内の還元剤溶液が完全に排出されると、三方弁６６の姿勢を切り換えると共に、再生側弁４９を閉止した状態に制御し、要求された他の運転に移行する（図４のステップ８）。
なお、軟水器２内の還元剤溶液は、予め計測された時間内に排出されるため、本実施形態では、排水動作が開始されてから一定時間が経過すれば、他の運転に移行する。
【００７２】
また、排水動作によって、還元剤溶液を外部に排出した後は、還元液用タンク５内は空気が充填された状態、つまり液体が存在しない状態であるため、軟水化運転等が実施されていない等の所定のタイミングで、還元液用タンク５に水を補給する水補給動作が実施される。
【００７３】
以上のように、本実施形態の軟水化装置１は、軟水化運転が実施されていないタイミングにおいて、還元剤が溶出した還元剤溶液を軟水器２内に導入することができ、そして、陽イオン交換樹脂を還元剤溶液に浸漬した状態にすることができるため、陽イオン交換樹脂は酸化が防止され、脱離成分が生成されない。また同時に、本実施形態の軟水化装置１においては、従来のように、当該装置１の不使用時に、陽イオン交換樹脂が酸化により劣化してしまうおそれがない。その結果、陽イオン交換樹脂の寿命を、設計寿命に近づけることができるため、陽イオン交換樹脂の交換サイクルの長期化を図ることができる。また、それに伴って、需要者のランニングコストの負担を大幅に軽減することが可能となる。
さらに、本実施形態では、還元液排出動作の戻し動作を実施すれば、軟水器２内に投入した還元剤溶液のリサイクルが可能となるため、酸化防止運転の機能を付加したことによる、ランニングコストの増加を抑えることができる。
【００７４】
上記実施形態では、酸性防止水流系統６０を、往き側流路６１及び戻り側流路６２の２流路を備えた軟水化装置１を示したが、本発明はこれに限定されず、１流路のみで構成された酸性防止水流系統７１を備えた軟水化装置７０であっても構わない。
具体的に説明すると、軟水化装置７０は、図９に示すように、軟水器２と還元液用タンク５とを結ぶ接続流路７２を有し、その接続流路７２に三方弁（流通規制手段）７３及びポンプ７４が設けられている。そして、三方弁７３の１つのポートに、第２排水管５０と連通する排水側管７５が接続されている。また、還元液用タンク５には、空気流通用の配管（空気管）７８が接続されている。そして、空気管７８には、還元液用タンク５内を密閉にできるように、空気弁７９が設けられている。
【００７５】
かかる構成によれば、準備動作の際には、図１０に示すように、三方弁７３を排水姿勢にすると共に、再生側弁４９を開成することにより、上記実施形態と同様の作用を期待することができる。
還元液投入動作の際には、図１１に示すように、三方弁７３を戻り姿勢にすると共に、排水側流量調整弁４１を所定の開度に開き、さらに空気弁７９を開成して、ポンプ７４を所定の回転方向に回転させれば、上記実施形態と同様の作用を期待することができる。
還元液排出動作であって戻し動作の際には、図１２に示すように、三方弁７３を戻り姿勢にすると共に、再生側弁４９を開成し、さらに空気弁７９を開成して、ポンプ７４を還元液投入動作時とは逆方向に回転させれば、上記実施形態と同様の作用を期待することができる。
還元液排出動作であって排水動作の際には、図１３に示すように、三方弁７３を排水姿勢にすると共に、再生側弁４９を開成することで、上記実施形態と同様の作用を期待することができる。
【００７６】
上記実施形態では、酸化防止運転における各動作の移行を、予め設定された時間に基づいて行った構成を示したが、本発明はこれに限定されず、実際に移動する液体の流量に基づいて各動作移行を行う構成であっても構わない。例えば、かかる構成を完成させるべく、接続流路６１、６２、７２に対して、流量センサ等を設ける構成が挙げられる。
【００７７】
上記実施形態では、酸化防止運転を、軟水化運転が一定期間実施されないことを条件に、実施する構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、予め設定された所定の時間帯（例えば、午前０時から午前６時までの間）に、軟水化運転が一定期間実施されなければ、酸化防止運転を実施するとした構成であっても構わない。かかる構成によれば、決められた時間帯以外の時間帯に、軟水化運転が一定期間実施されない状況が発生したとしても、酸化防止運転が実施されることはない。
【００７８】
また、上記実施形態では、還元液排出動作において、選択的に、戻し動作と排水動作が実施される構成を示したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方のみの動作が実施される構成であっても構わない。
【００７９】
上記実施形態では、再生水用タンク３を備え、再生化運転の実施が可能な軟水化装置１の構成を示しが、本発明はこれに限定されず、再生水用タンク３を持たず、再生化運転ができない軟水化装置の構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００８０】
１、７０    軟水化装置
２    軟水器
３    再生水用タンク
５    還元液用タンク
１０    軟水化タンク（軟水化処理槽）
２１    制御装置
２６    空気導入口
６０    酸化防止流水系統
６１    往き側流路（接続流路）
６２    戻り側流路（接続流路）
６３    往き配管
６４、７４    ポンプ
６５    戻り配管
６６、７３    三方弁（流通規制手段）
７２    接続流路
【図１】
2014133197.tif 000003
【図２】
2014133197.tif 000004
【図３】
2014133197.tif 000005
【図４】
2014133197.tif 000006
【図５】
2014133197.tif 000007
【図６】
2014133197.tif 000008
【図７】
2014133197.tif 000009
【図８】
2014133197.tif 000010
【図９】
2014133197.tif 000011
【図１０】
2014133197.tif 000012
【図１１】
2014133197.tif 000013
【図１２】
2014133197.tif 000014
【図１３】
2014133197.tif 000015