(57)【要約】【課題】イオン水生成装置において、イオン交換樹脂内でのチャネリングを防止し、原水の流量の減少によるｐＨ値の変動幅を抑制する。【解決手段】流入口１７および流出口１６が形成されたハウジング１１と、ハウジング１１内に収納されるとともにハウジング１１の内壁と間隔を開けて流入口１７からの原水が導入される原水導入室１９を形成し、通水性を有するプレフィルタ２０を備えてイオン交換樹脂２７が充填されたイオン交換カートリッジ１８と、イオン交換樹脂２７内を貫通して流出口１６に接続されるとともに原水導入室１９に連通するバイパス流路２８を内部に形成した通水性を有する流路管２５とを有する構成とする。バイパス流路２８は、プレフィルタ２０をはさんで流入口１７と反対側で原水導入室１９に連通している。【選択図】        図４
2006116502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口および流出口が形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に収納されるとともに当該ハウジングの内壁と間隔を開けて前記流入口からの原水が導入される原水導入室を形成し、通水性を有する取水部を備えてイオン交換樹脂が充填されたイオン交換部と、
前記イオン交換樹脂内を貫通して前記流出口に接続されるとともに前記原水導入室に連通するバイパス流路を内部に形成して設けられ、通水性を有する流路管とを有し、
前記原水導入室から前記取水部を透過して前記イオン交換樹脂内を通水された後に前記流路管の管壁から前記バイパス流路に出たイオン水と前記原水導入室からバイパス流路に流入した原水とが前記バイパス流路内で混合されて前記流出口より流出されることを特徴とするイオン水生成装置。
【請求項２】
前記バイパス流路は、前記取水部をはさんで前記流入口と反対側で前記原水導入室に連通していることを特徴とする請求項１記載のイオン水生成装置。
【請求項３】
前記流入口および前記流出口は前記ハウジングの上部に形成され、
前記取水部は、前記イオン交換部の側面に設けられ、
前記バイパス流路は、前記イオン交換部の底面に開口して前記原水導入室に連通していることを特徴とする請求項１または２記載のイオン水生成装置。
【請求項４】
前記流路管の原水導入室との連通側には、前記流路管の内径よりも小さな内径を有する環状部材がはめ込まれていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のイオン水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水などの原水から目的のｐＨ値を有するイオン水を生成するイオン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化粧用や殺菌洗浄用などの用途に使用される酸性イオン水や、飲料用や医療用などの用途に使用されるアルカリイオン水を生成する装置として、イオン水生成装置がある。そして、イオン水生成装置には、イオン交換樹脂中に原水を通水することによりイオン水を得るものがある。
【０００３】
このようなイオン水生成装置として、例えば特開平１０−１５６３５３号公報には、イオン交換樹脂に通水する水道水とバイパス通路に通水する水道原水との通水量比率をｐＨセンサの検出値に基づいてバルブを操作することにより変化させ、所望のｐＨ濃度の軟水を得る技術が開示されている。
【０００４】
このイオン水生成装置では、ｐＨセンサや自動開閉式の流量調整バルブ、制御用マイコンなどの電装部品が用いられているために、電気工事や据付工事などの専門的な施工作業が必要になって、設置の自由度が制限されてしまう。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、例えば実公平５−２３２７９号公報では、イオン交換樹脂を充填した円筒状カートリッジの下蓋に多数の孔（処理水取り入れ孔）を形成し、この孔から原水をカートリッジ内に取り入れて軟水とするとともに、この軟水とカートリッジの上蓋に形成したバイパス孔から取り入れた原水とを混合し、鉱物を適宜量含むようにする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１５６３５３号公報
【特許文献２】実公平５−２３２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このイオン水生成装置では、軟水と原水との混合領域では、イオン交換された軟水とバイパス孔からの原水とが相互に逆方向から導入されるので、バイパス孔と対向する位置においては、導入される原水の水圧がイオン交換樹脂内から混合領域へ流出する軟水の流動抵抗になる。また、これ以外の箇所では原水による流動抵抗はなく、特に流出口と対向する位置では、イオン交換樹脂内から混合領域へ流出する軟水の流動方向に沿った水流となっている。このようにイオン交換樹脂内から混合領域へ流出する軟水の流動条件が局所的に異なっていることから、イオン交換樹脂内では、水が特定の流路のみ流れて満遍なく流れなくなる現象、すなわちチャネリングが発生する。
【０００７】
これに加えて、上記装置では、原水が円筒状のイオン交換樹脂部の内部を軸方向に流下してイオン交換を行う構造のため、軟水の流体抵抗が大きいことから、実公平５−２３２７９号公報に記載のイオン水生成装置では、所定ｐＨ値のイオン水が少量しか得られないおそれがある。
【０００８】
さらに、実公平５−２３２７９号公報に記載のイオン水生成装置では、原水の流入口に対しては、バイパス孔の方が処理水取り入れ孔よりも近くに位置しているために、原水の時間当り流量が増加するとバイパス孔の方に優先的に原水が入って混合水における原水の比率がアップし、これにより急激にｐＨ値が変化し、所定のｐＨ値を得ることが難しくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、イオン交換樹脂内でチャネリングが発生することのないイオン水生成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、原水の流量が増加しても所定のｐＨ値を得ることのできるイオン水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のイオン水生成装置は、流入口および流出口が形成されたハウジングと、ハウジング内に収納されるとともに当該ハウジングの内壁と間隔を開けて流入口からの原水が導入される原水導入室を形成し、通水性を有する取水部を備えてイオン交換樹脂が充填されたイオン交換部と、イオン交換樹脂内を貫通して流出口に接続されるとともに原水導入室に連通するバイパス流路を内部に形成して設けられ、通水性を有する流路管とを有し、原水導入室から取水部を透過してイオン交換樹脂内を通水された後に流路管の管壁からバイパス流路に出たイオン水と原水導入室からバイパス流路に流入した原水とがバイパス流路内で混合されて流出口より流出されることを特徴とする。
【００１２】
これにより、バイパス流路内の何れの箇所においても、バイパス流路内に直接流入した原水が流路管の管壁から出たイオン水の流動抵抗になることはないので、イオン交換樹脂中を満遍なく原水が流れ、イオン交換樹脂内でチャネリングが発生することはない。
【００１３】
本発明の好ましい形態において、バイパス流路は、取水部をはさんで流入口と反対側で原水導入室に連通していることを特徴とする。
【００１４】
これにより、原水の流量が増加しても、バイパス流路への原水流入に優先してイオン交換樹脂中に通水されるので、混合水における原水の比率がアップすることがなく、所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに好ましい形態において、流入口および流出口はハウジングの上部に形成され、取水部は、イオン交換部の側面に設けられ、バイパス流路は、イオン交換部の底面に開口して原水導入室に連通していることを特徴とする。
【００１６】
これにより、イオン交換樹脂内でチャネリングが発生することがなく、また原水の流量が増加しても、所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【００１７】
本発明のさらに好ましい形態において、流路管の原水導入室との連通側には、流路管の内径よりも小さな内径を有する環状部材がはめ込まれていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、環状部材の内径によりイオン交換樹脂を経由する原水の量と経由しない原水の量とを容易に調整することができ、水質などに応じて所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２０】
すなわち、本発明によれば、バイパス流路内の何れの箇所においても、バイパス流路内に直接流入した原水が流路管の管壁から出たイオン水の流動抵抗になることはないので、イオン交換樹脂中を満遍なく原水が流れ、イオン交換樹脂内でチャネリングが発生することはない。
【００２１】
これにより、充填されたイオン交換樹脂の全体でイオン交換が行われ、イオン交換部を本来の寿命まで使い切ることが可能になる。
【００２２】
また、本発明によれば、原水の流量が増加しても、バイパス流路への原水流入に優先してイオン交換樹脂中に通水されるので、混合水における原水の比率がアップすることがなく、所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、環状部材の内径によりイオン交換樹脂を経由する原水の量と経由しない原水の量とを容易に調整することができ、水質などに応じて所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置においてハウジングの一部を破断して示す断面図、図２は本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置においてハウジング内に収納されたイオン交換部の一部を破断して示す断面図、図３は図１および図２に示すイオン水生成装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置における原水の流れを示す説明図、図５は本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置による水の流量とイオン水のｐＨ値との関係を示すグラフである。
【００２６】
図１〜図３において、イオン水生成装置１０は、例えばステンレス製で底部が山形に盛り上がった円筒状の本体部１１ａと、この本体部１１ａの開口部にＯリング１２を介して取り付けられた蓋１１ｂとからなるハウジング１１を有している。本体部１１ａと蓋１１ｂとの接合部分にはクランプバンド１３が全周にわたって設けられ、クランプバンド１３をボルト１４とナット１５とによって締め付けることにより本体部１１ａと蓋１１ｂとが気密性を持って固定される。
【００２７】
蓋１１ｂの中央には、生成されたイオン水が流出される流出口１６が形成され、流出口１６よりも外周方向に寄った位置には、原水が流入する流入口１７が形成されている。
【００２８】
流出口１６の下部内周には、後述する円筒状のイオン交換カートリッジ１８を固定するための雌ねじ１６ｂが形成され、外周には、流出したイオン水を流下させる配管接続用の雄ねじ１６ａが形成されている。また、流入口１７の外周には、原水を取り込むための配管接続用の雄ねじ１７ａが形成されている。
【００２９】
このようなハウジング１１内には、イオン交換カートリッジ（イオン交換部）１８が収納されている。このイオン交換カートリッジ１８はハウジング１１の内壁と間隔を開けて配置され、これにより、前述した流入口１７からの原水が導入される原水導入室１９が形成されている。
【００３０】
イオン交換カートリッジ１８は、ポリプロピレンとポリエチレンとからなる不織布などのように通水性を有する部材を円筒状に成形したプレフィルタ（取水部）２０、プレフィルタ２０の上部に取り付けられた円盤状の上蓋２１、および下部に取り付けられた同じく円盤状の下蓋２２で構成されている。なお、イオン交換カートリッジ１８の側面に位置するプレフィルタ２０は通水性を有していれば足り、本実施の形態に示す部材に限定されるものではない。
【００３１】
上蓋２１の中央には、上下方向に突出した接続孔２３が形成されている。この接続孔２３の上方向の突出部位の外周には、前述したハウジング１１の蓋１１ｂの流出口１６の内周に形成された雌ねじ１６ｂとＯリング２４を介して螺合する雄ねじ２３ａが形成されており、下方向の突出部位には、円筒状の流路管２５の一方端側が嵌め込まれている。また、上蓋２１の最外周には、プレフィルタ２０の上部が差し込まれる下向き溝形状のプレフィルタ支持部２１ａが形成されている。
【００３２】
なお、流路管２５は、例えばポリプロピレンとポリエチレンとからなる不織布で、壁面を透過する通水性を有するチューブ部材である。但し、流路管２５もまた、壁面を透過する通水性を有していれば足り、本実施の形態に示す部材に限定されるものではない。
【００３３】
下蓋２２の中央には保持孔２６が形成されており、流路管２５の他方端側がこの保持孔２６に嵌め込まれて保持されている。また、下蓋２２の最外周には、プレフィルタ２０の下部が差し込まれる上向き溝形状のプレフィルタ支持部２２ａが形成されている。
【００３４】
イオン交換カートリッジ１８のプレフィルタ２０内には、このようにして上蓋２１、下蓋２２および流路管２５に取り囲まれた領域に、例えば粒状の陽イオン交換樹脂（Ｈ型）つまりイオン交換樹脂２７が充填されている。よって、プレフィルタ２０は、イオン交換樹脂２７の保持、および原水導入室１９からイオン交換樹脂２７へ通水される原水の水量の調整を行っている。なお、本実施の形態においては、酸性のイオン水を得る目的で陽イオン交換樹脂が充填されているが、陰イオン交換樹脂を充填してアルカリ性のイオン水を得るようにしてもよい。
【００３５】
また、このような構造から、前述した流路管２５はイオン交換樹脂２７内を貫通しており、流路管２５の内部は、原水導入室１９に連通するとともにイオン交換カートリッジ１８の中央を直線状に貫通するバイパス流路２８となっている。したがって、バイパス流路２８は、プレフィルタ２０をはさんで流入口１７と反対側で、イオン交換カートリッジ１８の底面に開口して原水導入室１９に連通している。但し、流路管２５を湾曲させ、バイパス流路２８をイオン交換カートリッジ１８の底面以外の箇所で開口させるようにしてもよい。なお、図２において、下蓋２２はハウジング１１の本体部１１ａの内壁に密着しているように示されているが、実際には部分的に隙間が空いているために、バイパス流路２８と原水導入室１９との連通を阻んではいない。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、流路管２５の原水導入室１９との連通側には、流路管２５の内径よりも小さな内径を有するオリフィスチューブ（環状部材）２９が嵌め込まれている。これは、イオン水生成装置１０が接続される水栓や配管の時間当り通水量を考慮して目的のｐＨ値のイオン水が得られるように流路管２５の内径を調整するものである。但し、オリフィスチューブ２９なしで所望のｐＨ値のイオン水が得られる場合には、オリフィスチューブ２９は装着されていなくてもよい。
【００３７】
以上の構成を有するイオン水生成装置１０では、流路管２５はチューブ状で、上蓋２１と下蓋２２に支持されたプレフィルタ２０からなるイオン交換カートリッジ１８がハウジング１１の蓋１１ｂに螺合した構造なので、ハウジング１１の蓋１１ｂを本体部１１ａから外すだけでイオン交換カートリッジ１８が取り出せ、このイオン交換カートリッジ１８を反時計回りに回せば蓋１１ｂと分離される。したがって、イオン水生成装置１０の組み立てが容易であるのみならず、イオン交換カートリッジ１８の交換や流路管２５の調整（目的のｐＨ値に合った径の流路管２５への交換やオリフィスチューブ２９の取り付け）も容易になる。
【００３８】
次に、本実施の形態のイオン水生成装置１０におけるイオン水生成のメカニズムについて、図４を用いて説明する。
【００３９】
原水の流入口１７からハウジング１１内に導入された原水は、まず原水導入室１９に流入する。
【００４０】
原水導入室１９に流入した一部の原水は、原水導入室１９からプレフィルタ２０を透過してイオン交換樹脂２７内に通水されてイオン交換され、その後、流路管２５の管壁からバイパス流路２８に出る。なお、イオン交換は、原水がイオン交換樹脂２７を通過するときに、原水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンがイオン交換樹脂２７が保持していた水素イオンと交換されるものであり、これにより水中の水素イオン濃度が高まって弱酸性のイオン水が生成される。
【００４１】
また、原水導入室１９に流入した他の原水は、イオン交換カートリッジ１８内に取り込まれることなく、ハウジング１１の底部に流下して直接バイパス流路２８に流入する。
【００４２】
これにより、バイパス流路２８内では、流路管２５の管壁から流れ出たイオン水と原水導入室１９から直接流入した原水とが混合されながら所定ｐＨ値のイオン水となり、流出口１６から流れ出る。
【００４３】
このように、本実施の形態のイオン水生成装置１０によれば、イオン交換樹脂２７でイオン交換されたイオン水は流路管２５の管壁から出てバイパス流路２８を流れる原水と合流し、流出口１６に向けて流下する。したがって、バイパス流路２８内の何れの箇所においても、原水がイオン水の流動抵抗になることはないので、イオン交換樹脂２７中を満遍なく原水が流れ、イオン交換樹脂２７内でチャネリングが発生することはない。これにより、充填されたイオン交換樹脂２７の全体でイオン交換が行われ、イオン交換カートリッジ１８を本来の寿命まで使い切ることができる。
【００４４】
また、イオン交換カートリッジ１８は取水部が円筒外周面なので、特許文献２のように円筒底面を取水部とする従来構造に比して、取水部の表面積を多く確保することができ、原水を多く取り入れることができる。
【００４５】
さらに、取水部から取り入れられた原水は、円筒状のイオン交換カートリッジ１８の内部を略半径方向に流下するので、従来構造に比してイオン交換樹脂２７内の通過距離を短くすることでき、流体抵抗を抑制することができる。
【００４６】
しかも、原水はイオン交換樹脂２７の全体で流下可能となっており、イオン交換樹脂２７と十分に接することができるので、所定ｐＨ値のイオン水を流量豊富に得ることができる。
【００４７】
ここで、水流量とイオン水のｐＨ値との関係を図５に示す。
【００４８】
図５において、符号Ａは流路管２５の内径が１０ｍｍ、符号Ｂは７ｍｍで、それぞれ水流量の変動に対するイオン水のｐＨ値の変化を示すものである。
【００４９】
ここでは、使用する流量域として４〜５Ｌ／ｍｉｎを設定したイオン水生成装置１０におけるデータを示しているが、図示するように、この帯域では流量が変化してもイオン水のｐＨ値は殆ど変化していない。なお、使用する流量域として２〜３Ｌ／ｍｉｎを設定した場合には、この帯域で流量が変化してもイオン水のｐＨ値が殆ど変化しないように流路管２５の内径を調整すればよい。
【００５０】
このように、流量の変化にもかかわらずイオン水のｐＨ値の変化が僅かであるのは、本実施の形態では、バイパス流路２８が、プレフィルタ２０をはさんで流入口１７と反対側で原水導入室１９に連通しているからである。つまり、このようにすれば、原水の流量が増加しても、バイパス流路２８への原水流入に優先してイオン交換樹脂２７中に通水されるので、混合水における原水の比率がアップして急激にｐＨ値が変化することがなく、ｐＨ値の変動幅が抑制されるものである。これにより、イオン水生成装置１０が接続される水栓・配管の開放による流量増加の影響を受けることなく、所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【００５１】
そして、流路管２５にオリフィスチューブ２９をはめ込むようにすれば、オリフィスチューブ２９の内径によりイオン交換樹脂２７を経由する原水の量と経由しない原水の量とを容易に調整することができる。これにより、使用地域の水質などに応じて所定ｐＨ値のイオン水を得ることができる。
【００５２】
例えば、図５において、符号Ｃは流路管２５の内径が１１ｍｍの場合における水流量の変動に対するイオン水のｐＨ値の変化を示すものであるが、所定ｐＨ値４．５に対し、やや高いｐＨ値で流下している。これに対し、符号Ａのように流路管２５の内径を１０ｍｍにしたり、流路管２５に内径１０ｍｍのオリフィスチューブ２９を嵌め込むことにより、所定ｐＨ値のイオン水を安定して得ることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態のイオン水生成装置１０においては、流入口１７にはコマ式止水栓を介して水道管からの水道原水を供給するとともに、流出口１６にはセラミック止水栓を接続してイオン水を吐出させるのが好ましい。流量の調整容易なコマ式（グローブ式）止水栓と、一定流量の吐出に至る時間が短いセラミック止水栓（仕切弁）とを組み合わせることにより、給水水圧が不安定な設置場所においても、開栓時から一定流量でイオン水を流下させることができ、イオン交換水のｐＨを安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置においてハウジングの一部を破断して示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置においてハウジング内に収納されたイオン交換部の一部を破断して示す断面図である。
【図３】図１および図２に示すイオン水生成装置の平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置における原水の流れを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるイオン水生成装置による水流量とイオン水のｐＨ値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１０  イオン水生成装置
１１  ハウジング
１１ａ  本体部
１１ｂ  蓋
１２  Ｏリング
１３  クランプバンド
１４  ボルト
１５  ナット
１６  流出口
１７  流入口
１８  イオン交換カートリッジ
１９  原水導入室
２０  プレフィルタ
２１  上蓋
２１ａ  プレフィルタ支持部
２２  下蓋
２２ａ  プレフィルタ支持部
２３  接続孔
２４  Ｏリング
２５  流路管
２６  保持孔
２７  イオン交換樹脂
２８  バイパス流路
２９  オリフィスチューブ
【図１】
2006116502.tif 000003
【図２】
2006116502.tif 000004
【図３】
2006116502.tif 000005
【図４】
2006116502.tif 000006
【図５】
2006116502.tif 000007