(57)【要約】【課題】振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくいイオン交換体群等を提供する。【解決手段】硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群であって、互いに比重が異なるカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採ることを特徴とするイオン交換体群。【選択図】図３
2015112573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群であって、
互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体は複数の形状を採ることを特徴とするイオン交換体群。
【請求項２】
前記構造は、前記アニオン交換体を前記カチオン交換体が挟持した構造であることを特徴とする請求項１に記載のイオン交換体群。
【請求項３】
前記カチオン交換体は、弱酸性カチオン交換体であることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン交換体群。
【請求項４】
前記カチオン交換体と前記アニオン交換体とは、混合比がイオン交換容量として１：１〜１０：１の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のイオン交換体群。
【請求項５】
硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群の製造方法であって、
互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する工程と、
細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中で混合する工程と、
カチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ前記樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる工程と、
固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する工程と、
接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する工程と、
を含むことを特徴とするイオン交換体群の製造方法。
【請求項６】
イオン交換体群に硬水を通水することで軟水を製造する軟水の製造方法であって、
前記イオン交換体群を充填する空間を内部に有する外郭部の当該空間に当該イオン交換体群を導入する工程と、
前記イオン交換体群に前記硬水を通水する工程と、
を含み、
前記イオン交換体群を導入する工程では、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群を導入することを特徴とする軟水の製造方法。
【請求項７】
前記イオン交換体に電圧を印可し、当該イオン交換体の再生を行なう工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の軟水の製造方法。
【請求項８】
硬水を処理し軟水にする軟水化手段と、
前記軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、当該被洗浄物を洗浄する際に前記軟水化手段に振動を及ぼす洗浄手段と、
を備え、
前記軟水化手段は、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、当該集合体を構成する当該イオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群に、硬水を通水し軟水にすることを特徴とする洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換体群等に関し、より詳しくは、例えば、硬水を軟水にするために使用するイオン交換体群等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン交換体によるイオン交換現象を利用してイオンを含む水溶液からイオンを除去する技術が知られている。中でもカルシウムイオン（Ｃａ２＋）やマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）を多く含んだ「硬水」と呼ばれる水から、これらのイオンを除去した「軟水」と呼ばれる水を製造する方法は、「軟水化」と呼ばれている。軟水化のためには、イオン交換体として、例えば、強酸性のカチオン交換体に硬水を通水し、カルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去する方法がある。
【０００３】
特許文献１には、水分解イオン交換膜において厚みの異なる多孔質陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を加熱処理などにより貼り合せ水分解イオン交換膜を得て、多孔質陽イオン交換膜を陰イオン交換膜より厚くすることにより、膜の体積あたりの硬度成分イオンの吸着容量を増やす再生式軟水化装置が開示されている。
また特許文献２には、約１０〜１００ｐｐｍの硬度分を含む原水を、熱再生型イオン交換樹脂を充填した樹脂筒に通水することにより硬度分を吸着、除去するとともに、樹脂筒に熱水を通水することにより熱再生型イオン交換樹脂の再生を行う熱再生型イオン交換樹脂を用いた水処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３６１７２号公報
【特許文献２】特開平７−８０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、強酸性のカチオン交換体に硬水を通水し、カルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去する方法では、強酸性のカチオン交換体を再生するときに、これらのイオンを溶離させるために、高濃度の食塩水や酸溶液を多く通水させる必要がある。そのため排水が多くなりやすい問題がある。
【０００６】
これを回避するため例えば、イオン交換体を電気再生させる方法がある。これはイオン交換体に電圧を印可し、これによりカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させてイオン交換体を再生するものである。この場合、硬水を軟水化する際には、イオン交換体としてカチオン交換体とアニオン交換体を使用し、これらを混合したイオン交換体群の状態で硬水を通水させる。この方法によれば、排水が多く生じる問題は生じにくいが、以下の問題が生じることがある。
【０００７】
即ち、軟水を、例えば、洗浄装置等の振動を発生する装置で使用する場合、カチオン交換体とアニオン交換体の比重が異なると、この振動によって、カチオン交換体とアニオン交換体とが上下に分離しやすくなる。そして分離が生ずると、電気再生の効率が低下しやすくなる問題がある。
【０００８】
本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくいイオン交換体群等を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かくして本発明によれば、硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群であって、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採ることを特徴とするイオン交換体群が提供される。
【００１０】
ここで、構造は、アニオン交換体をカチオン交換体が挟持した構造であることが好ましく、カチオン交換体は、弱酸性カチオン交換体であることが好ましい。
またカチオン交換体とアニオン交換体とは、混合比がイオン交換容量として１：１〜１０：１の範囲内にあることが好ましい。
【００１１】
さらに本発明によれば、硬水を通水し軟水にするために使用するイオン交換体群の製造方法であって、互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する工程と、細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中で混合する工程と、カチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる工程と、固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する工程と、接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する工程と、を含むことを特徴とするイオン交換体群の製造方法が提供される。
【００１２】
またさらに本発明によれば、イオン交換体群に硬水を通水することで軟水を製造する軟水の製造方法であって、イオン交換体群を充填する空間を内部に有する外郭部の空間にイオン交換体群を導入する工程と、イオン交換体群に硬水を通水する工程と、を含み、イオン交換体群を導入する工程では、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群を導入することを特徴とする軟水の製造方法が提供される。
【００１３】
ここで、イオン交換体に電圧を印可し、イオン交換体の再生を行なう工程をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
またさらに本発明によれば、硬水を処理し軟水にする軟水化手段と、軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、被洗浄物を洗浄する際に軟水化手段に振動を及ぼす洗浄手段と、を備え、軟水化手段は、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体が複数の形状を採るイオン交換体群に、硬水を通水し軟水にすることを特徴とする洗浄装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動等を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが分離しにくいイオン交換体群等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態が適用される洗浄装置の概要について説明したブロック図である。
【図２】本実施の形態の軟水化手段について説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の例を示した概念図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の他の例を示した概念図である。
【図５】イオン交換体群の製造方法について説明したフローチャートである。
【図６】軟水化手段の動作について説明したフローチャートである。
【図７】イオン交換体の評価結果についてまとめた図である。
【図８】本実施例で使用した振動実験装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、発明の実施の形態）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１８】
（硬水、軟水）
硬水であるか、軟水であるかは、「硬度」により定義することができる。硬度は、水１Ｌ（リットル）あたりに溶け込んでいるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）およびマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）の重量（ｍｇ）を、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の濃度に換算したものである。なおこの場合、硬度の単位は、（ｍｇ／Ｌ）または（ｐｐｍ）となる。
【００１９】
硬水、軟水の定義は、用途により異なることがある。例えば、硬度が３５７以上であると硬水であり、１７８未満であると軟水と定義する場合がある。なおこの場合、硬度が１７８以上３５７未満の場合は、中間水と呼ぶことがある。また飲料水の用途では、硬度が３００以上であると硬水であり、１００未満であると軟水、１００以上３００未満であると中硬水とする場合もある。本実施の形態では、軟水の用途に合わせて硬度を調整し、硬水を軟水にする処理を行なう。
【００２０】
硬水は、特に洗浄装置で使用した場合に、洗剤等と結びつき、その結果、洗剤等を不溶性としたり、洗浄力を低下させる。対して軟水は、このような現象は生じにくく、洗浄装置で使用する用途に適している。また硬水で食器等を洗浄したときには、乾燥したときにカルシウムイオンやマグネシウムイオンが化合物となり、食器等にウォーターマークと呼ばれる析出物が付着する。そのため少なくともすすぎの段階では軟水を使用することが好ましい。また硬水は、例えば、飲料用に使用した場合も、口当たり等が悪いため、飲料用としても軟水が適している。
【００２１】
（カチオン交換体、アニオン交換体）
本実施の形態では、カチオン交換体は、カチオン交換機能を有するユニットであり、例えば、カチオン交換樹脂（陽イオン交換樹脂）である。ただし樹脂であるとは限らず、例えば、無機材料であってもよい。
【００２２】
またカチオン交換体としては、何れのカチオン交換体を使用することもできる。ただし詳しくは後述するが、カチオン交換体を電気再生する場合は、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）等の交換基を有する強酸性カチオン交換体よりも弱酸性カチオン交換体であることが好ましい。強酸性カチオン交換体であると電気再生の際にカルシウムイオンやマグネシウムイオンが溶離しにくく、電気再生の効率が低下しやすい。弱酸性カチオン交換体としては、例えば、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を交換基とするものが挙げられる。またカルボキシル基の対イオンである水素イオン（Ｈ＋）の替わりに、金属イオン、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）等のカチオンとなっていてもよい。より具体的には、ダウ・ケミカル・カンパニー製のＩＲＣ７６、ＦＰＣ３５００等の弱酸性カチオン交換樹脂（弱酸性陽イオン交換樹脂）を例示することができる。
【００２３】
本実施の形態では、アニオン交換体は、アニオン交換機能を有するユニットであり、例えば、アニオン交換樹脂（陰イオン交換樹脂）である。ただしカチオン交換体と同様に、樹脂であるとは限らず、例えば、無機材料であってもよい。
【００２４】
アニオン交換体の場合も、何れのアニオン交換体を使用することもできる。ただしカチオンと同様にアニオン交換体を電気再生する場合は、弱塩基性アニオン交換体であることが好ましい。弱塩基性アニオン交換体としては、例えば、三級アミノ基を官能基とするものが挙げられる。より具体的には、ダウ・ケミカル・カンパニー製のＩＲＡ９８、ＩＲＡ６７等の弱塩基性アニオン交換樹脂（弱塩基性陰イオン交換樹脂）を例示することができる。
【００２５】
次に、図面に基づき、本実施の形態が適用される洗浄装置について説明を行う。
【００２６】
＜洗浄装置の概要の説明＞
図１は、本実施の形態が適用される洗浄装置１の概要について説明したブロック図である。
図示する洗浄装置１は、硬水を処理し軟水にする軟水化装置の一例である軟水化手段２と、軟水を使用して被洗浄物を洗浄するとともに、被洗浄物を洗浄する際に軟水化手段に振動を及ぼす洗浄手段３とを備える。
【００２７】
洗浄装置１は、洗浄を行なう対象である被洗浄物を洗浄する装置であれば、特に限定されるものではない。ただし被洗浄物を洗浄する際に振動を発生する装置である場合に、本実施の形態の軟水化手段２が好適に使用できる。より具体的には、洗浄装置１は、例えば、洗濯装置（洗濯機）や食器洗浄装置（食器洗浄機、食洗機）である。この場合、被洗浄物は、それぞれ衣服等や食器等となる。なお洗浄装置１は、これに限られるものではなく、例えば、高圧洗浄機、洗車機、車両洗浄装置などであってもよい。
【００２８】
軟水化手段２は、詳しくは後述するが、カチオン交換体とアニオン交換体が一体化し、複数の粒状形状を採るイオン交換体からなるイオン交換体群が内部に充填されており、このイオン交換体群に硬水を通水する。そして硬水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンを含むカチオンがカチオン交換体の対イオンと交換することで除去される。また硬水中のアニオンがアニオン交換体の対イオンと交換することで除去される。この場合、アニオンとしては、例えば、塩素イオン（Ｃｌ−）や次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ−）、炭酸イオン(ＣＯ３２−)、硫酸イオン(ＳＯ４２−)が挙げられる。よってこれにより硬水を軟水にすることができる。また軟水化手段２は、詳しくは後述するが、カチオン交換体とアニオン交換体を電気再生することができる。
【００２９】
洗浄手段３は、洗浄装置１において被洗浄物を実際に洗浄する機能部である。洗浄手段３としては、既知の構成のものを使用することができる。
【００３０】
例えば、洗浄手段３が洗濯装置であった場合は、洗濯槽の中に軟水や洗剤とともに被洗浄物である衣服等を投入し、モータ等の駆動源によりプロペラ（パルセータ）を回転させる。そしてこれにより生じる水流により洗浄が行なわれ、衣服等に付着した汚れを除去することができる。
【００３１】
また洗浄手段３が食器洗浄装置であった場合は、洗浄槽に被洗浄物である食器等を配列させ、洗剤を投入する。そして軟水をヒータ等で加熱しつつポンプにより送出し、洗浄ノズルから噴射させる。そしてこれにより生じる水流により洗浄が行なわれ、食器等に付着した汚れを除去することができる。
【００３２】
＜軟水化手段の説明＞
次に軟水化手段２についてさらに詳細に説明を行なう。
図２は、本実施の形態の軟水化手段２について説明した図である。
図示する軟水化手段２は、軟水化手段２の外殻を構成する外殻部２１と、カチオン交換体とアニオン交換体に電圧を印可するための電極部２４とを備える。また本実施の形態の軟水化手段２を構成するものではないが、カチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとが一体化し、複数の粒状形状を採るイオン交換体からなるイオン交換体群をＭとして図示している。
【００３３】
外殻部２１は、イオン交換体群Ｍを充填するための空間Ｋを内部に有する。外殻部２１は、このイオン交換体群Ｍにより硬水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去するための処理塔（処理槽、反応槽）である。外殻部２１は、材質として例えば、ステンレス等からなるが、これに限られるものではなく、樹脂等であってもよい。また外殻部２１の形状としては特に限られるものではないが、本実施の形態では、例えば、略円筒形状としている。
【００３４】
また外殻部２１の下部には、硬水を導入する導入口２１ａが設けられ、外殻部２１の上部には、硬水を処理した後に生成される軟水を排出する排出口２１ｂが備えられる。本実施の形態によれば、硬水は、導入口２１ａを通して外殻部２１の下部から外殻部２１の内部に導入され、外殻部２１の内部を下部から上部に向けて流通する。そして流通の過程でイオン交換体群Ｍに接触する。その際に硬水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを含むカチオンとアニオンとが除去され、軟水化される。そして生成した軟水は、排出口２１ｂを通して外殻部２１の上部から外殻部２１の外部に排出される。
【００３５】
電極部２４は、カチオン交換体Ｃおよびアニオン交換体Ａの再生を行なうために電圧を印可する。本実施の形態では、電極部２４は、平板状の陽極２４ａと陰極２４ｂとから構成され、図示しない直流電源から直流電圧を印可することができる。このとき陽極２４ａと陰極２４ｂとの間には、カチオン交換体Ｃ、アニオン交換体Ａ、および水が存在し、これらに直流電圧が作用することになる。このときカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとが接する箇所で水が分解し、発生した水素イオン（Ｈ＋）が、カチオン交換体Ｃに吸着したカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させる。また同様に発生した水酸化イオン（ＯＨ−）がアニオン交換体Ａに吸着したアニオンを溶離させる。これによりカチオン交換体Ｃおよびアニオン交換体Ａの電気再生を行なうことができる。
【００３６】
電極部２４としては、導電性であり、化学的に安定した材料からなるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンまたは白金等の貴金属類を使用することができる。
【００３７】
上記の洗浄装置１の場合、洗浄手段３は、プロペラやポンプが作動することにより振動を発生させる。この振動は、軟水化手段２に伝搬する。このとき、カチオン交換体およびアニオン交換体の比重が互いに異なるとこの比重の相違によりカチオン交換体およびアニオン交換体が分離することがある。即ち、カチオン交換体とアニオン交換体の何れか比重が大きい一方が、下側に移動し、他方が上側に移動する。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とが上下に分離する。なお本実施の形態において「比重が異なる」とは含水状態でのカチオン交換体とアニオン交換体との単位体積当たりの重量が異なることを意味し、両者の比重が１％以上の違いを有している場合に比重が異なると判断できる。
【００３８】
カチオン交換体とアニオン交換体の分離が生ずると、電気再生を行なう際に、カチオン交換体に吸着したカルシウムイオンやマグネシウムイオンを溶離させるための水素イオン（Ｈ＋）が、生じにくくなる。そのため電気再生の効率が低下しやすくなる。
そこで本実施の形態では、カチオン交換体とアニオン交換体を以下の構成とし、この現象を抑制している。
【００３９】
＜イオン交換体群の説明＞
本実施の形態では、互いに比重が異なるカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなすとともに粒状形状をなすイオン交換体の集合体であり、集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採るイオン交換体群を使用して硬水を軟水化する。
ここで「カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造」とは、カチオン交換体とアニオン交換体とが接点を持ち、分離が困難な状態を指す。また「イオン交換体」とは、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造をなす構造体の１つ１つを言う。また「イオン交換体群」とは、この１つ１つのイオン交換体が多数集まることで構成されるものを意味する。
【００４０】
図３（ａ）〜（ｆ）は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の例を示した概念図である。
このうち図３（ａ）は、直方体状のカチオン交換体Ｃと直方体状のアニオン交換体Ａとが接点として平面上の接合面Ｚを有して一体化している場合を示している。
【００４１】
また図３（ｂ）は、半球状のカチオン交換体Ｃと半球状のアニオン交換体Ａとが接点として平面上の接合面Ｚを有して一体化している場合を示している。
【００４２】
さらに図３（ｃ）は、錐状のカチオン交換体Ｃと錐状のアニオン交換体Ａとが接点として平面上の接合面Ｚを有して一体化している場合を示している。
【００４３】
さらに図３（ｄ）は、面取りがされた直方体状のカチオン交換体Ｃと同様に面取りがされた直方体状のアニオン交換体Ａとが接点として平面上の接合面Ｚを有して一体化している場合を示している。
【００４４】
また図３（ｅ）は、カチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとの接合面Ｚを、図３（ａ）の場合に対し変更した場合を示している。
【００４５】
さらに図３（ｆ）は、カチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとの接合面Ｚを、図３（ａ）の場合に対し曲面に変更した場合を示している。
【００４６】
このように上記イオン交換体を構成するカチオン交換体Ｃやアニオン交換体Ａの形状は、球状、直方体状、錐状（円錐状、四角錐状等）など限定されるものではなく、またカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとは、同一の形状でなくともよい。さらにカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとの接点は、両者の接合の強度の観点から面状であることが好ましく、この場合、平面状であっても曲面状であってもよい。
【００４７】
また「粒状形状」とは、図３に例示したような構造において、カチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａの接点であるそれぞれ２つの接合面Ｚの面積の和が、外部に露出している面の面積の和よりも小さいと、言い換えることもできる。これによれば、「粒状形状」とは、膜状、シート状、フィルム状の形態を除外する形態であると言える。
【００４８】
さらに「集合体を構成するイオン交換体は複数の形状を採る」とは、上記イオン交換体が、少なくとも２種類の形状を有することを意味する。
【００４９】
また図３の例では、１つのカチオン交換体と１つのアニオン交換体とが接合して一体化していたが、これに限られるものではない。
【００５０】
図４（ａ）〜（ｃ）は、カチオン交換体とアニオン交換体とが一体化した構造のイオン交換体の他の例を示した概念図である。
【００５１】
このうち図４（ａ）は、直方体状の１つのアニオン交換体Ａを直方体状の２つのカチオン交換体Ｃが挟持し、接点として平面上の接合面Ｚ１、Ｚ２を有して一体化している場合を示している。
【００５２】
また図４（ｂ）は、球の一部の形状を有する１つのアニオン交換体Ａを半球状の２つのカチオン交換体Ｃが挟持し、接点として平面上の接合面Ｚ１、Ｚ２を有して一体化している場合を示している。
【００５３】
さらに図４（ｃ）は、錐状の１つのカチオン交換体Ｃを錐状の２つのアニオン交換体Ａとが接点として平面上の接合面Ｚ１、Ｚ２を有して一体化している場合を示している。
【００５４】
なお上記イオン交換体を構成するカチオン交換体Ｃやアニオン交換体Ａの形状は、図３の場合と同様に、限定されるものではなく、さらにカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとは、同一の形状でなくともよい。またカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとの接点は、図３の場合と同様に、平面状、曲面状等の面状であることが好ましい。
【００５５】
なおカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとは、混合比がイオン交換容量として１：１〜１０：１の範囲内にあることが好ましい。両交換体をこの範囲で混合することより、良好な電気再生が可能となる。
【００５６】
以上、図３、図４で示したようにカチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとが一体化した構造とすることで、軟水化手段２が洗浄装置１から振動を受けてもカチオン交換体とアニオン交換体とが一体化して移動するため、カチオン交換体Ｃとアニオン交換体Ａとが分離しにくい。その結果、電気再生の効率が低下しにくくなる。
【００５７】
また本実施の形態のイオン交換体は、粒状形状としている。そのためカチオン交換体とアニオン交換体を膜状、シート状、フィルム状として一体化する場合よりも単位重量あたりの表面積が大きい。このためカチオン交換体やアニオン交換体によるカチオンやアニオンの吸着時あるいは電気再生時に速度の大きいイオン交換が可能であるとともに、電気再生時において導電率が向上しやすくなり、電気再生の効率がより向上しやすくなる。
【００５８】
また図４で示したようにアニオン交換体Ａをカチオン交換体Ｃが挟持した構造とすることで、接合面の面積が２倍となる。電気再生時の効率は、接合面の大きさが大きいほど向上するため、図４の形態によれば、電気再生の効率がより向上しやすくなる。
【００５９】
＜イオン交換体群の製造方法の説明＞
次にイオン交換体の製造方法の説明を行なう。
図５は、イオン交換体群の製造方法について説明したフローチャートである。
まず互いに比重が異なるカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ細分化する（ステップ１０１）。細分化としては、例えば、粉砕を行なう方法を採用することができるが、これに限られるものではなく、カッター等で切断を行なってもよい。
【００６０】
次に細分化したカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ別々の樹脂溶液中で混合する（ステップ１０２）。本実施の形態では、樹脂として例えば、エチレンビニルアルコール共重合体ポリマーを使用することができ、この樹脂を溶解する溶媒としてジメチルアセトアミドを使用することができる。そしてこの両者を混合し樹脂溶液とする。
【００６１】
そしてカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれ樹脂溶液中の溶媒を蒸発させることで固化させる（ステップ１０３）。本実施の形態では、固化させることでカチオン交換体およびアニオン交換体をそれぞれフィルム状とする。
【００６２】
次に固化したカチオン交換体とアニオン交換体とを接合する（ステップ１０４）。本実施の形態では、フィルム状となったそれぞれのカチオン交換体とアニオン交換体を重ね合わせ、例えば、圧着や熱圧着を行なうことで接合する。なお図３に例示したイオン交換体を製造するためには、フィルム状となったカチオン交換体とアニオン交換体をそれぞれ１枚ずつ接合すればよい。また図４に例示したイオン交換体を製造するためには、フィルム状となったアニオン交換体をフィルム状となった２枚のカチオン交換体で挟持させ、接合すればよい。
【００６３】
さらに接合したカチオン交換体およびアニオン交換体を細分化する（ステップ１０５）。細分化としては、ステップ１０１と同様に、粉砕やカッター等による切断による方法を採用することができる。
【００６４】
以上のような工程で、本実施の形態のイオン交換体群を製造することができる。
【００６５】
＜軟水化手段の動作の説明＞
次に軟水化手段２の動作の説明を行なう。
図６は、軟水化手段２の動作について説明したフローチャートである。
以下、図２および図６を使用して、軟水化手段２の動作（軟水の製造方法）について説明を行なう。
【００６６】
まず外殻部２１の内部の空間Ｋにイオン交換体群を導入する（ステップ２０１）。
【００６７】
次に外殻部２１の導入口２１ａから硬水を導入し、イオン交換体群に硬水を通水する（ステップ２０２）。これにより硬水は軟水化され、生成した軟水は、排出口２１ｂから排出される。
【００６８】
次に処理を終了するか否かを判断する（ステップ２０３）。そして処理を終了する場合（ステップ２０３でＹｅｓ）、硬水の通水を停止することで処理を終了する。
【００６９】
一方、処理を終了しない場合（ステップ２０３でＮｏ）、定期的にイオン交換体の再生を行なう必要があるか否かを判断する（ステップ２０４）。これは例えば、排出口２１ｂから排出される軟水中に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンの濃度を測定したり、あるいは電気伝導度を測定することで判断することができる。
【００７０】
そしてイオン交換体の再生を行なう必要がない場合（ステップ２０４でＮｏ）、ステップ２０２に再び戻る。
【００７１】
一方、イオン交換体の再生を行なう必要があった場合（ステップ２０４でＹｅｓ）、外殻部２１への硬水の導入を停止する（ステップ２０５）。
【００７２】
そして電極部２４に直流電圧を印可することで、イオン交換体に電圧を印可し、イオン交換体の再生を行なう（ステップ２０６）。なおこのとき外殻部２１内部にあった水は、図示しないドレン等から排出し、廃棄する。またイオン交換体の洗浄を行なうことが好ましい。
【００７３】
イオン交換体の再生後は、ステップ２０２に戻り、軟水化手段２の動作を再開する。
【００７４】
なお以上詳述した軟水化手段２は、洗浄装置１に内蔵されていたが、洗浄装置１の外部に設置してもよい。
また以上詳述したイオン交換体におけるカチオン交換体とアニオン交換体の組み合わせは、図３や図４に例示したものに限られるものではなく、２つ以上のカチオン交換体と２つ以上のアニオン交換体とが接合していてもよい。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００７６】
（実施例１）
〔イオン交換体群の作製〕
カチオン交換体として弱酸性カチオン交換樹脂であるダウ・ケミカル・カンパニー製のＩＲＣ７６を用意し、これを概ね１５０μｍ〜２５０μｍの大きさになるように粉砕した。そして粉砕した弱酸性カチオン交換樹脂を、樹脂であるエチレンビニルアルコール共重合体ポリマーと重量比が３：１となるように混合した。次にこの混合物を固形分濃度１０ｗｔ％となるように溶媒であるジメチルアセトアミドに溶解させ、樹脂溶液を作製した。そしてこの樹脂溶液をガラス板上に展開した後、乾燥させて厚さ２００μｍのフィルムとした。以後、これをフィルムＣとする。
【００７７】
アニオン交換体として弱塩基性アニオン交換樹脂であるダウ・ケミカル・カンパニー製のＩＲＡ９８を用意し、これを概ね１５０μｍ〜２５０μｍの大きさになるように粉砕した。そして粉砕した弱塩基性アニオン交換樹脂を、樹脂であるエチレンビニルアルコール共重合体ポリマーと重量比が３：１となるように混合した。次にこの混合物を固形分濃度１０ｗｔ％となるように溶媒であるジメチルアセトアミドに溶解させ、樹脂溶液を作製した。そしてこの樹脂溶液をガラス板上に展開した後、乾燥させて厚さ２００μｍのフィルムとした。以後、これをフィルムＡとする。
【００７８】
フィルムＡとフィルムＣとを重ね合せた後、８０℃で熱圧着を行うことで接合し、厚さ３００μｍのイオン交換体シートを得た。これをシートＡＣとする。また１枚のシートＡに２枚のシートＣを狭持するように重ね合せ、同じく８０℃で熱圧着を行うことで接合し、厚み４５０μｍのイオン交換体シートを得た。これをシートＣＡＣとする。
【００７９】
得られたシートＡＣおよびシートＣＡＣを、一辺がおよそ１ｍｍ〜２ｍｍの正方形状となるようにカッターで切り刻んだ。これをそれぞれイオン交換体群ＡＣおよびイオン交換体群ＣＡＣとする。イオン交換体群ＡＣおよびイオン交換体群ＣＡＣのそれぞれのイオン交換体が、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×０．３ｍｍ、および１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×０．４５ｍｍの寸法を有する直方体と仮定すると、これらの表面積は、それぞれ６．３ｍｍ２、および７．２ｍｍ２となる。
【００８０】
〔イオン交換体群による軟水化試験〕
イオン交換体群ＡＣとイオン交換体群ＣＡＣを、別々に図２で示した軟水化手段２に入れ、２５１ｐｐｍの標準硬水を室温で通水した。排出口２１ｂから排出された水の硬度を測定したところイオン交換体群ＡＣおよびイオン交換体群ＣＡＣの場合で、それぞれ８７ｐｐｍ、および３２ｐｐｍであり、硬度除去率は、それぞれ６５．５％、および８７．３％であった。図７にその結果を示す。よってこれにより良好に軟水化が行なわれたと判断した。
【００８１】
〔イオン交換体の再生試験〕
イオン交換体群ＡＣとイオン交換体群ＣＡＣを、別々に図２で示した軟水化手段２に入れ、２５０ｐｐｍの標準硬水を通水しながら、陽極２４ａと陰極２４ｂとの間に電圧を印可して、０．５Ａの電流を流した。排出口２１ｂから排出された水の硬度を測定したところ、初期は３００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍの硬度であったが、イオン交換体群ＡＣの場合で、約３０分後、イオン交換体群ＣＡＣの場合で、約２０分後に硬度は２５０ｐｐｍでほぼ一定となった。よってこの時点で吸着した硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオンの溶離が完了したと判定した。
【００８２】
〔イオン交換体の吸着速度試験〕
イオン交換体群ＡＣ４ｇを、２５０ｐｐｍの標準硬水２００ｍＬ中に投入した。そして１０分後の硬度を測定したところ、８７ｐｐｍであった。よってこれにより良好に吸着が行なわれたと判断した。
【００８３】
〔イオン交換体群の分離試験〕
図８は、本実施例で使用した振動実験装置５０を示した図である。
図示した振動実験装置５０は、図２で示した軟水化手段２の構造を模したものである。即ち、外殻部２１に対応するものとして１００ｍＬのバイアル瓶５１を使用し、このバイアル瓶５１の中にイオン交換体群ＡＣやイオン交換体群ＣＡＣをそれぞれ充填した。
そしてイオン交換水Ｗを加えて、バイアル瓶５１をバイアル蓋５６により密閉した。
【００８４】
次に振動実験装置５０を、アズワン株式会社製の振とう機であるオートマチックラボミキサＨＭ−１０Ｈにより３分間振動を加えた。
その後、振動実験装置５０を３０分間静置し、カチオン交換体とアニオン交換体との分離状態を目視で観察した。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とは分離せず、図８で示す振動を加える前の状態と変化がなかった。
【００８５】
（比較例１）
〔イオン交換体の吸着速度試験〕
実施例１のシートＡＣを、切り刻むことをせず使用した。この状態でシートＡＣは、一辺がおよそ１２ｃｍのシート形状であり、重量が約４ｇであった。
それを、２５０ｐｐｍの標準硬水２００ｍＬ中に別々に投入した。そして１０分後の硬度を測定したところ、１９５ｐｐｍであり、硬度除去率は、２２．０％であった。図７にその結果を示す。この結果から、実施例１と比較して粒状形状でなくシート形状とすると硬度成分の吸着がより遅いことがわかる。
【００８６】
（比較例２）
〔カチオン交換体とアニオン交換体の分離試験〕
実施例１で使用したカチオン交換体とアニオン交換体を、概ね１５０μｍ〜２５０μｍの大きさになるように粉砕し、これを重量比で１：１になるように混合した。即ち、カチオン交換体とアニオン交換体とは一体化せず、ばらばらの状態である。そしてこれを図８で示した振動実験装置５０に充填し、イオン交換水Ｗを加えて、バイアル瓶５１をバイアル蓋５６により密閉した。
そして実施例１と同様に、振動を加え、静置した後、カチオン交換体とアニオン交換体との分離状態を目視で観察した。その結果、カチオン交換体とアニオン交換体とは上下に分離した。この場合、バイアル瓶５１の下部に比重がより大きいカチオン交換体が移動し、上部に比重がより小さいアニオン交換体が移動して、上下二層の構造となった。
【符号の説明】
【００８７】
１…洗浄装置、２…軟水化手段、３…洗浄手段、２１…外殻部、２４…電極部、Ｃ…カチオン交換体、Ａ…アニオン交換体、Ｚ…接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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