(57)【要約】  第１の軟水化手段５に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、第１の軟水化手段５での軟水化処理を停止し、第２の軟水化手段６に軟水化処理を行わせ、第２の軟水化手段６に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、第２の軟水化手段６での軟水化処理を停止して再び第１の軟水化手段５に軟水化処理を行わせ、この処理を繰り返すことで、第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６とを交互に用いて軟水化処理を行わせる制御手段３０を設けたことを特徴とする水処理装置であり、構成が簡易で、多量の水を安定した硬度の軟水に連続処理することができ、イオン交換容量の小さい水分解イオン交換体２１でも多量の水を連続で軟水化処理することができる。
2011043062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軟水化手段及び第２の軟水化手段を備え、
前記第１の軟水化手段及び前記第２の軟水化手段は、ケーシングの内部に、一対の電極と、陽イオン交換体及び陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路とを有し、
前記第１の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第１の軟水化手段での軟水化処理を停止し、前記第２の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、前記第２の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第２の軟水化手段での軟水化処理を停止して再び前記第１の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、この処理を繰り返すことで、前記第１の軟水化手段と前記第２の軟水化手段とを交互に用いて軟水化処理を行わせる制御手段を設けたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
複数の前記第１の軟水化手段を備えた第１の軟水化手段群と、複数の前記第２の軟水化手段を備えた第２の軟水化手段群とを備え、
前記制御手段が、前記第１の軟水化手段群が軟水化処理を行っている間に前記第２の軟水化手段群に再生処理を行わせ、前記第２の軟水化手段群が軟水化処理を行っている間に前記第１の軟水化手段群に再生処理を行わせることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記第１の軟水化手段群と前記第２の軟水化手段群を並列に設置し、前記第１の軟水化手段群の下流に第１の流路切換弁を設け、前記第２の軟水化手段群の下流に第２の流路切換弁を設け、前記制御手段によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことで、前記第１の軟水化手段群による軟水化処理と前記第２の軟水化手段群による軟水化処理を行わせることを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記第１の流路切換弁と前記第２の流路切換弁を三方弁で構成し、前記三方弁の一方の流出口には水配管を設け、前記三方弁の他方の流出口には排水配管を設けたことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
水配管の経路に流量計を設け、前記制御手段では、前記流量計からの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項６】
タイマーを設け、前記制御手段では、前記タイマーからの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記第１の軟水化手段群の下流及び前記第２の軟水化手段群の下流にそれぞれ導電率計を設置し、前記制御手段では、それぞれの前記導電率計からの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記第１の軟水化手段及び前記第２の軟水化手段において、軟水化処理された水及び再生処理によって生成した濃縮水が流出する出口部を、前記ケーシングの上部に設けることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の水処理装置を搭載した給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気温水器やヒートポンプ給湯機等の給湯機器において、メンテナンスフリーで軟水処理された水を使用者に提供すること、あるいは機器の配管内のスケール生成を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯機の配管内のスケール生成を防止する技術として、イオン交換樹脂によって軟水化及び薬剤を用いずにメンテナンスフリーで再生する以下のような技術がある（例えば、特許文献１参照）。
図４は、従来配管のスケール生成を防止する給湯機の構成図を示すものである。風呂給湯機に水を供給する水路となる原水供給パイプ１０１は、三方弁１０２を介して電気分解装置１０３の下部及び軟水化装置１１３の上部に接続されている。原水供給パイプ１０１は、採水時には軟水化装置１１３に通水し、再生時には電気分解装置１０３に通水するように三方弁１０２を切り換える。電気分解装置１０３はポーラスな隔膜１０４、例えば素焼きの隔膜によって陽極室１０７と陰極室１０８に仕切られ、陽極室１０７及び陰極室１０８にそれぞれ電極１０５及び１０６を配設している。
また陽極室１０７の上部には酸性水出口パイプ１１０が三方弁１１１を介して、陽イオン交換樹脂１１２を充填した軟水化装置１１３の上部及び三方弁１１８を介して浴槽１２１への水供給パイプ１２３に接続されている。再生時には軟水化装置１１３に通水するよう、酸性風呂入浴時には、浴槽１２１への水供給パイプ１２３に通水するよう、三方弁１１１、１１８を切り換える構成となっている。
また、陰極室１０８の上部にはアルカリ水出口パイプ１０９が三方弁１１９を介して排水パイプ１２２及び飲用水パイプ１２０に接続されている。アルカリ水飲用時には飲用水パイプ１２０に通水するよう、飲用以外の時は排水パイプ１２２から排水するよう、三方弁１１９を切り換える。また、軟水化装置１１３の下部には三方弁１１４を介して排水パイプ１１５及びパイプ１１６を介して風呂給湯機１１７が接続されている。
上記構成において、水は原水供給パイプ１０１を通り、採水時には三方弁１０２を切り換えて、陽イオン交換樹脂１１２の充填してある軟水化装置１１３上部から供給する。そして、陽イオン交換樹脂１１２により水中のカルシウム、マグネシウム等の陽イオンが水素イオンと置換され、軟水がパイプ１１６、風呂給湯機１１７を介して、パイプ１２３から浴槽１２１に供給される。
陽イオン交換樹脂再生時には、三方弁１０２を切り換え、水は電気分解装置１０３に供給される。この電気分解装置１０３には、隔膜１０４によって陽極室１０７及び陰極室１０８を分離形成し、陽極室１０７及び陰極室１０８にそれぞれ電極１０５、１０６を配設する。そして、電極１０５、１０６の両極間に直流電圧を印加し、陽極室１０７で得られた酸性水を三方弁１１１を切り換えて軟水化装置１１３の上部から供給する。このとき、三方弁１１４を排水パイプ１１５側に切り換え、水を風呂給湯機１１７に通水しないようにする。
酸性風呂入浴時には、三方弁１１１及び１１８を切り換え、陽極室１０７で得られた酸性水をパイプ１１０、パイプ１２３を介して浴槽１２１に供給する。このとき、三方弁１１８が切り換えられているため、風呂給湯機１１７に酸性水は通水しない。
また、浴室内でのアルカリ水飲用時には三方弁１１９を切り換える。
以上のように、陽イオン交換樹脂で水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分を除去し、風呂給湯機配管及び浴槽内へのスケール付着を防止できる。これにより、浴槽掃除の頻度を減らすこともできる。
さらに、水の電気分解で得られる酸性水で、陽イオン交換樹脂を再生するため、食塩等の供給が不要になり連続的に軟水を供給することができる。また、酸性水を浴槽に通水することで、酸性風呂を楽しむこともでき、アルカリ水を浴室内で飲用することもできる。
一方、軟水化処理する技術として、水分解イオン交換膜を用いた技術がある（特許文献２参照）。
この方式では、一対の電極間に陽イオン交換層と陰イオン交換層の２層から成る水分解イオン交換膜を挟み込んだ構成であり、電極に通電すると水分解イオン交換膜の表面に硬度成分が吸着してイオン交換されて軟水化処理される。また、極性を逆にして電圧を印加すると陽イオン交換層と陰イオン交換層の界面で水が解離し、解離により生成した水素イオン、水酸化物イオンにより水分解イオン交換膜を再生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６８２５６号公報
【特許文献２】特許第４０４４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示した従来の構成では、電気分解装置１０３と軟水化装置１１３が別個に備えられているので、装置が複雑となると共に大きな設置スペースが必要となるという課題があった。【０００５】
一方、特許文献２に示した水分解イオン交換膜を用いた方式は、水分解イオン交換膜表面に硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去している。そして再生時には、電極に電圧を印加することにより、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換膜の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生する。したがって、軟水化処理と再生処理をひとつの装置内で行うことができる為、装置が簡易であり省スペース化が図れ且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、給湯機への応用が期待できる有効な軟水化技術と考えられる。
しかし、このような水分解膜を用いた方式を給湯機に採用する上で、貯湯タンクに数百Ｌの多量の原水を連続して軟水化処理し沸き上げる必要がある。この為、単位体積当たりのイオン交換容量の小さい水分解イオン交換膜では、多量の原水を軟水化処理するために軟水化装置が大型になり、給湯機の装置内部に内蔵するのが難しいという課題があった。
また特許文献２では、複数の軟水化装置を設置して、夫々の軟水化装置の再生を交互に行い複数の軟水化装置で軟水化処理を行う方法が提案されている。しかしこの方法では、ひとつの軟水化装置が再生している間に処理される流量が低下してしまうことから、給湯機へ搭載する場合に、使用者に給湯する流量が不安定になること、処理された軟水の硬度が不安定になること、沸き上げ温度が不安定になること等の課題があった。【０００６】
そこで、本発明は、構成が簡易で小型であり、多量の水を安定した硬度の軟水に連続で処理することができる水処理装置およびそれを搭載した給湯機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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の水処理装置は、第１の軟水化手段及び第２の軟水化手段を備え、前記第１の軟水化手段及び前記第２の軟水化手段は、ケーシングの内部に、一対の電極と、陽イオン交換体及び陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路とを有し、前記第１の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第１の軟水化手段での軟水化処理を停止し、前記第２の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、前記第２の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第２の軟水化手段での軟水化処理を停止して再び前記第１の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、この処理を繰り返すことで、前記第１の軟水化手段と前記第２の軟水化手段とを交互に用いて軟水化処理を行わせる制御手段を設けたことを特徴とするもので、水分解イオン交換体の有しているイオン交換容量に応じて、一方の軟水化手段群が軟水化処理できる処理流量の限界に達すると、他方の軟水化手段群で軟水化処理を行い軟水化手段が交互に軟水化処理するので、イオン交換容量の小さい水分解イオン交換体でも多量の水を連続で軟水化処理することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、構成が簡易で小型であり、多量の水を安定した硬度の軟水に連続で処理することができる水処理装置およびそれを搭載した給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯機の構成図
【図２】同軟水処理時の軟水化手段の断面図
【図３】同再生時の軟水化手段の断面図
【図４】従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
【００１０】
４  水配管
５  第１の軟水化手段
６  第２の軟水化手段
８  第１の流路切換弁
９  第２の流路切換弁
１０  排水配管
１１  流量計
１５  水加熱手段
１９  ケーシング
２０  電極
２１  水分解イオン交換体
２２  陽イオン交換体
２３  陰イオン交換体
２４  流路
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、第１の軟水化手段及び第２の軟水化手段を備え、前記第１の軟水化手段及び前記第２の軟水化手段は、ケーシングの内部に、一対の電極と、陽イオン交換体及び陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路とを有し、前記第１の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第１の軟水化手段での軟水化処理を停止し、前記第２の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、前記第２の軟水化手段に所定流量の軟水化処理を行わせた後に、前記第２の軟水化手段での軟水化処理を停止して再び前記第１の軟水化手段に軟水化処理を行わせ、この処理を繰り返すことで、前記第１の軟水化手段と前記第２の軟水化手段とを交互に用いて軟水化処理を行わせる制御手段を設けたことを特徴とするもので、水分解イオン交換体の有しているイオン交換容量に応じて、一方の軟水化手段群が軟水化処理できる処理流量の限界に達すると、他方の軟水化手段群で軟水化処理を行い、軟水化手段が交互に軟水化処理するので、イオン交換容量の小さい水分解イオン交換体でも多量の水を連続で軟水化処理することができる。
また、軟水化処理時は常時同一台数の軟水化手段群が軟水化処理するようにした場合には、処理される流量は一定で安定となる為、安定した硬度の軟水に処理することができ、使用者に一定で安定した流量で給湯することができる。また、水加熱手段での沸き上げ温度も一定温度に保つことができる。
また、軟水化処理と再生処理をひとつの装置内で行うことができる為、装置が簡易であり省スペース化を図ることができる。
第２の発明は、特に第１の発明において、複数の前記第１の軟水化手段を備えた第１の軟水化手段群と、複数の前記第２の軟水化手段を備えた第２の軟水化手段群とを備え、前記制御手段が、前記第１の軟水化手段群が軟水化処理を行っている間に前記第２の軟水化手段群に再生処理を行わせ、前記第２の軟水化手段群が軟水化処理を行っている間に前記第１の軟水化手段群に再生処理を行わせることにより、第１あるいは第２の軟水化手段が常に再生された状態で次回の軟水化処理を行うことができるので、第１と第２の軟水化手段群を交互に切り換えて運転した場合でも、安定した硬度の軟水を連続して供給することができる。
第３の発明は、特に第２の発明において、前記第１の軟水化手段群と前記第２の軟水化手段群を並列に設置し、前記第１の軟水化手段群の下流に第１の流路切換弁を設け、前記第２の軟水化手段群の下流に第２の流路切換弁を設け、前記制御手段によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことで、前記第１の軟水化手段群による軟水化処理と前記第２の軟水化手段群による軟水化処理を行わせることにより、第１と第２の軟水化手段による軟水化処理の交互運転を行うことができる。
また、一方の軟水化手段が軟水化処理中は、他方の軟水化手段の流路切換弁を閉状態にして他方の軟水化手段を再生することで、次回の軟水化処理に備えることができる。
第４の発明は、特に第３の発明において、前記第１の流路切換弁と前記第２の流路切換弁を三方弁で構成し、前記三方弁の一方の流出口には水配管を設け、前記三方弁の他方の流出口には排水配管を設けたことにより、三方弁で第１と第２の軟水化手段の軟水化処理運転の切り換えを行うことができると共に、排水配管に水路を切り換えて再生時の濃縮水を排水することができ、少ない構造部品で簡易に軟水化処理と再生時の排水の水路の切り換えを行うことができる。
第５の発明は、特に第３の発明において、水配管の経路に流量計を設け、前記制御手段では、前記流量計からの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことにより、水分解イオン交換体のイオン交換容量に基づいて設定した処理流量を軟水化手段が軟水化処理した時に、第１と第２の軟水化手段を切り換えて軟水化処理することができるので、常時適切な硬度の軟水を供給することができる。
第６の発明は、特に第３の発明において、タイマーを設け、前記制御手段では、前記タイマーからの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことにより、流量と水分解イオン交換体のイオン交換容量から一方の軟水化手段で処理できる処理時間を設定し、設定した処理時間を軟水化手段が軟水化処理した時に、第１と第２の軟水化手段を切り換えて軟水化処理することができるので、常時適切な硬度の軟水を供給することができる。
第７の発明は、特に第３の発明において、前記第１の軟水化手段群の下流及び前記第２の軟水化手段群の下流にそれぞれ導電率計を設置し、前記制御手段では、それぞれの前記導電率計からの信号によって前記第１の流路切換弁の切り換えと前記第２の流路切換弁の切り換えを行うことにより、硬度と相関性の高い導電率に応じて第１と第２の軟水化手段を切り換えて軟水化処理することができるので、さらに安定した硬度の軟水を供給することができる。
第８の発明は、特に第１の発明において、前記第１の軟水化手段及び前記第２の軟水化手段において、軟水化処理された水及び再生処理によって生成した濃縮水が流出する出口部を、前記ケーシングの上部に設けることにより、再生時に発生するガスが軟水化手段内に溜まることなく外部に排出することができるので、給湯機の貯湯タンク内にガスが溜まることを防止することができる。
第９の発明は、特に第１から第８の発明の水処理装置を搭載した給湯機であって、メンテナンスフリーで軟水処理される給湯機を実現できる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
図１は本発明の一実施例による水処理装置を搭載した給湯機の構成図、図２は同水処理装置に用いる軟水化手段の軟水化処理を示す概念構成図、図３は同軟水化手段の再生処理を示す概念構成図である。【００１３】
図１に示すように、貯湯ユニット１には、原水と沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク２が設置されている。貯湯タンク２の下部には、水道水から原水を貯湯タンク２内へ供給する原水配管３が接続されている。
また、貯湯タンク２の下部には水配管４ａが接続されており、水配管４ａは、第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６に接続されている。水配管４ａにはポンプ７が設けられ、ポンプ７によって貯湯タンク２内の水を第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６に給水する。水配管４ａは第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６の上流側で分岐している。第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６は並列に設置されている。【００１４】
第１の軟水化手段５の下流には、水配管４ｂと排水配管１０との切り換えを行う第１の流路切換弁（第１の三方弁）８が設けられ、第２の軟水化手段６の下流には、水配管４ｂと排水配管１０との切り換えを行う第２の流路切換弁（第２の三方弁）９が設けられている。
ここで、排水配管１０は、第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６の再生処理時に生成する濃縮水を排水する。第１の流路切換弁８の切り換えと第２の流路切換弁９の切り換えは制御手段３０によって行われる。第１の軟水化手段５が軟水処理を行っている時には、第１の流路切換弁８は水配管４ｂに軟水を流し、第１の軟水化手段５が再生処理を行っている時には、第１の流路切換弁８は排水配管１０に排水を流す。また、第２の軟水化手段６が軟水処理を行っている時には、第２の流路切換弁９は水配管４ｂに軟水を流し、第２の軟水化手段６が再生処理を行っている時には、第２の流路切換弁９は排水配管１０に排水を流す。【００１５】
水配管４ｂには流量計１１が設けられており、第１の軟水化手段５あるいは第２の軟水化手段６で軟水化処理された軟水は、流量計１１で流量が計測されて、ヒートポンプユニット１２で沸き上げられて水配管４ｃを通って貯湯タンク２の上部へ供給される。水配管４ｃは貯湯タンク２の上部に接続されている。
また、貯湯タンク２の上部には給湯配管１３が接続されており、給湯配管１３によって貯湯タンク２の上部に存在する湯を風呂等へ供給する。【００１６】
ヒートポンプユニット１２内には、圧縮機１４と、水加熱手段１５である水熱交換器と、外気の熱を吸熱する空気熱交換器１６が設けられている。圧縮機１４と水加熱手段１５と空気熱交換器１６とは冷媒配管１７で接続され、ＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプサイクル１８を構成している。
制御手段３０では、流量計１１からの信号によって、第１の流路切換弁８の切り換え、第２の流路切換弁９の切り換え、第１の軟水化手段５への電圧の正負の変更、及び第２の軟水化手段６への電圧の正負の変更を行う。
すなわち、制御手段３０は、第１の軟水化手段５で所定流量の軟水化処理が行われたことを流量計１１からの信号によって検知すると、第１の軟水化手段５での軟水化処理を停止し、第２の軟水化手段６に軟水化処理を行わせる。第２の軟水化手段６で所定流量の軟水化処理が行われたことを流量計１１からの信号によって検知すると、第２の軟水化手段６での軟水化処理を停止して再び第１の軟水化手段５に軟水化処理を行わせる。制御手段３０は、この処理を繰り返すことで、第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６とを交互に用いて軟水化処理を行わせる。
また、制御手段３０は、第１の軟水化手段５が軟水化処理を行っている間に第２の軟水化手段６に再生処理を行わせ、第２の軟水化手段６が軟水化処理を行っている間に第１の軟水化手段５に再生処理を行わせる。【００１７】
図２を用いて軟水化手段について説明する。
第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６は、ケーシング１９内に１対の電極２０が両端に設けられている。電極２０はチタンに白金がメッキされたものであり、電極の耐消耗性を確保している。電極２０の間には、１対の水分解イオン交換体２１が流路２４を挟んで設けられている。
水分解イオン交換体２１は、強酸性のイオン交換基を持つ陽イオン交換体２２と強塩基性のイオン交換基を持つ陰イオン交換体２３が張り合わされた２層構造となっている。そして、一方の水分解イオン交換体２１を構成する陽イオン交換体２２と、他方の水分解イオン交換体２１を構成する陰イオン交換体２３とが流路２４を挟んで向き合うように設置されている。従って、一方の水分解イオン交換体２１の陽イオン交換体２２と、他方の水分解イオン交換体２１の陰イオン交換体２３に水が接するように流路２４が構成されている。ここで、陽イオン交換体２２は、−ＳＯ３Ｈを官能基とする強酸性イオン交換基を含み、陰イオン交換体２３は、−ＮＲ３ＯＨを官能基とする強塩基性イオン交換基を含む。
ケーシング１９には入口部１９ａと出口部１９ｂとが設けられ、入口部１９ａから出口部１９ｂまでの間に流路２４が形成される。原水が流入する入口部１９ａはケーシング１９の下部に設けられ水配管４ａが接続されている。また、軟水化処理された水または再生時に生成した濃縮水が流出する出口部１９ｂは、ケーシング１９の上部に設けられ水配管４ｂが接続されている。【００１８】
以上のように構成された給湯機について、以下その動作について説明する。
図１において、まず、原水配管３を通じて、貯湯ユニット１の貯湯タンク２へ原水が供給される。ここで、原水には硬度成分のカルシウムやマグネシウムが含まれており、水源が地下水を利用している地域や温泉地などでは硬度は１００ｐｐｍ以上の硬水となっており、給湯機の加熱手段の配管内にスケールを形成する原因となり得る。
通常、ヒートポンプ給湯機の沸き上げは、電気代の安価な深夜電力の時間帯を通じて行われる。深夜電力の開始時刻になると、ポンプ７によって貯湯タンク２内の硬度の高い原水が水配管４を通じて第１の軟水化手段５へ送られ軟水化処理が行われる。【００１９】
ケーシング１９の下部から導入された原水中には硬度成分の炭酸カルシウムがイオン化した状態で、流路２４の下部から流入し上方へ流れる。このとき、ケーシング１９に設置された電極２０には直流電圧が印加され、陽イオン交換体２２側の電極２０にはプラスの電圧が印加され正極となる。一方、陰イオン交換体２３側の電極２０は負極となる。この結果、原水中のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）は一方の水分解イオン交換体２１を構成する陽イオン交換体２２へ、炭酸イオン（ＣＯ３２−）は他方の水分解イオン交換体２１を構成する陰イオン交換体２３へ電気泳動して入り込む。
そして、カルシウムイオンは、陽イオン交換体２２の強酸性イオン交換基の−ＳＯ３Ｈの水素イオンとイオン交換し、炭酸イオンは、陰イオン交換体２３の強塩基性イオン交換基の−ＮＲ３ＯＨの水酸化物イオンとイオン交換する。こうして、流路２４中の硬度成分は除去されて軟水化される。そして、軟水化された水は、ケーシング１９の上部に接続された水配管４ｂを通じて処理水として流出する。
このとき、第１の流路切換弁８は、水配管４ｂに水路を切り換えている。したがって、軟水化処理された水は水配管４ｂを通じてヒートポンプユニット１２の水熱交換器１５に流入する。【００２０】
ヒートポンプサイクル１８において、圧縮機１４の運転により空気熱交換器１６内の冷媒が蒸発し外気の熱を吸熱する。そして、冷媒配管１７を通じて外気を吸熱した冷媒が高圧に圧縮され水熱交換器１５で放熱される。この熱により水熱交換器１５内の水が加熱され沸き上げられる。
ここで、加熱される水は硬度成分が除去されているので、水熱交換器１５の内面で炭酸カルシウムや硫酸マグネシウムといったスケールが付着することを防止することができる。そして、この水熱交換器１５で沸き上げられた湯が貯湯タンク２の上部から導入される。ここで、第１の軟水化手段５が軟水化処理している間に、第２の軟水化手段６は再生処理が行われる。
第２の軟水化手段６が再生処理される時、第２の流路切換弁９は、第２の軟水化手段６の出口から水配管４側あるいは排水配管１０側に水が流れないように閉状態の位置に設定されている。貯留タンク２の下部から一定量の水が、ポンプ７により水配管４を通じて第２の軟水化手段６の下部から導入される。
そして、第２の軟水化手段６において、ケーシング１９の下部から流路２４に一定量の原水が流入すると、電極２０には軟水化時とは逆方向の電圧が印加される。【００２１】
陰イオン交換体２３側の電極２０が正極となり、陽イオン交換体２２側の電極２０は負極となる。水分解イオン交換体２１の両側に電圧を印加すると、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３の界面中のイオン成分が減少して抵抗が高くなり、ある時点で水の解離が行われ、水素イオン及び水酸化物イオンが生成する。
陽イオン交換体２２では、軟水化時にイオン交換されたカルシウムイオンが、生成した水素イオンとイオン交換し再生される。そして、カルシウムイオンは流路２４中に放出される。一方、陰イオン交換体２３では、軟水化時にイオン交換された炭酸イオンが、生成した水酸化物イオンとイオン交換し再生される。そして、炭酸イオンは流路２４中に放出される。
そして、再生中に閉じられていた第２の流路切換弁９により第２の軟水化手段６の出口から排水配管１０側に一時水路が切り換えられ、第２の軟水化手段６内に生成した濃縮水は排水配管１０を通じて外部へ排出される。この時、第２の軟水化手段６のケーシング１９内には、再生時の電圧印加によって電極２０表面から酸素と水素のガスが発生する。【００２２】
ここで、濃縮水が流出する出口部１９ｂは、ケーシング１９の上部に設けられているので、発生したガスはケーシング１９の上部へ移動して内部に溜まることなく排水配管１０を通じて外部に排出することができる。よって、給湯機の貯湯タンク２内にガスが溜まることを防止することができる。
そして、濃縮水が排水された後、再び貯留タンク２から一定量の水が第２の軟水化手段６に導入されて、第２の三方弁９は再度閉じた状態となり、水分解イオン交換体２１の再生が行われる。その後再び、第２の流路切換弁９により排水配管１０側に一時水路が切り換えられ、排水配管１０を通じて再生後の濃縮水が排出される。このような工程を数回繰り返すことで、第２の軟水化手段６の再生が行われる。第２の軟水化手段６は再生工程を終了した後、第２の流路切換弁９は閉状態で停止している。【００２３】
次に、軟水化処理中である第１の軟水化手段５で処理される処理流量が、流量計１１での測定により一定の積算流量を超えると、第１の流路切換弁８が閉状態になり第１の軟水化手段５が再生を開始し同様に再生工程を行う。そして、第２の流路切換弁９により、第２の軟水化手段６の出口から水配管４ｂに水路を切り換えられ、第２の軟水化手段６によって軟水化処理が行われる。
そして、第２の軟水化手段６の処理流量が一定量を超えると、第２の軟水化手段６は再生し、代わりに第１の軟水化手段５が軟水化処理を行う。ここで、流量計１１で設定される積算流量は、水分解イオン交換体２１のイオン交換容量に基づいて設定されるので、常時適切な硬度の軟水を供給することができる。
以上の軟水化処理と再生処理の一連の動作は、制御手段３０によって行われる。【００２４】
このように、第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６で交互に原水を軟水化処理されるので、イオン交換容量の小さい水分解イオン交換体でも沸き上げに必要な数百Ｌ以上の多量の水を連続で軟水化処理することができる。
また、本実施例では第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６とを用いた場合で説明したが、複数の第１の軟水化手段５を備えた第１の軟水化手段群と、複数の第２の軟水化手段６を備えた第２の軟水化手段群とを備えた構成であってもよい。この場合には、第１の軟水化手段群と第２の軟水化手段群とは同一台数とすることが好ましく、軟水化処理時は常時同一台数の軟水化手段群が軟水化処理することで、処理される流量は一定で安定となり、安定した硬度の軟水に処理することができ、水加熱手段１５での沸き上げ温度も一定温度に保つことができる。【００２５】
以上のように、本実施の形態においては、水配管４経路に、流量計１１と、少なくとも二つの第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６を設け、第１の軟水化手段５及び第２の軟水化手段６は、ケーシング１９の内部に、少なくとも一対の電極２０と、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３を有した水分解イオン交換体２１と、水分解イオン交換体２１の表面に接する流路２４とから構成されており、軟水化処理時は常時同一台数の軟水化手段群が交互に原水を軟水化処理することとしたことにより、水分解イオン交換体２１の有しているイオン交換容量に応じて、一方の軟水化手段群が軟水化処理できる処理流量の限界に達すると、他方の軟水化手段群で軟水化処理を行い軟水化手段が交互に軟水化処理するので、イオン交換容量の小さい水分解イオン交換体２１でも多量の水を連続で軟水化処理することができる。
また、軟水化処理時は常時同一台数の軟水化手段群が軟水化処理するので、処理される流量は一定で安定となる為、安定した硬度の軟水に処理することができ、使用者に一定で安定した流量で給湯することができる。また、水加熱手段１５での沸き上げ温度も一定温度に保つことができる。
また、軟水化処理と再生処理を１つの装置内で行うことができる為、装置が簡易であり省スペース化を図ることができる。【００２６】
本実施例における制御手段３０では、流量計１１からの信号によって第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６の軟水化処理の切り換えや第１の流路切換弁８の切り換えと第２の流路切換弁９の切り換えを行ったが、流量計１１に代えてタイマーを具備し、流量と水分解イオン交換体２１のイオン交換容量から一方の軟水化手段で処理できる処理時間を設定し、設定した処理時間を軟水化手段が軟水化処理した時に、第１と第２の軟水化手段を切り換えるようにしても同様の効果が得られる。
または、流量計１１の代わりに第１の軟水化手段５の下流及び第２の軟水化手段６の下流にそれぞれ導電率計を具備して、導電率計からの信号によって軟水化処理された水が一定の導電率以上になった時に、第１の軟水化手段５と第２の軟水化手段６の軟水化処理の切り換えや第１の流路切換弁８の切り換えと第２の流路切換弁９の切り換えを行うことで、硬度と相関性の高い導電率に応じて第１と第２の軟水化手段を切り換えて軟水化処理することができるので、さらに安定した硬度の軟水を供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、構成が簡易で小型であり、多量の水を一定の流量で安定した硬度の軟水に連続で処理することができるので、洗濯機や浄水システムにも適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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