(57)【要約】【課題】  未再生樹脂部分による通水初期のイオン漏れ量を少なくするとともに、処理水中のイオン漏れ量のレベルを低く保ったまま、再生剤の使用量を節減すること。【解決手段】  再生時に残った未再生樹脂部分１５から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有する大容量の第一イオン交換器１と、この第一イオン交換器１の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分１６から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分１６の樹脂全量に対する容積比を前記第一イオン交換器１の未再生樹脂部分１５のそれよりも小さくした小容量の第二イオン交換器と、前記第一イオン交換器１および前記第二イオン交換器２の通水および再生を制御する制御手段４とを備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
2008029992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有する大容量の第一イオン交換器と、
この第一イオン交換器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一イオン交換器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二イオン交換器と、
前記第一イオン交換器および前記第二イオン交換器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするイオン交換システム。
【請求項２】
再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する大容量の第一軟水器と、
この第一軟水器器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二軟水器と、
前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする軟水化システム。
【請求項３】
並行流型の大容量の第一軟水器と、
この第一軟水器の下流側に直列に接続され、未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした並行流型の小容量の第二軟水器と、
前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする軟水化システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第一軟水器の再生レベルに対して前記第二軟水器の再生レベルを高くして再生を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の軟水化システム。
【請求項５】
第一再生レベルにて再生され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する大容量の第一軟水器と、
この第一軟水器の下流側に直列に接続され、前記第一再生レベルよりも高い再生レベルにて再生され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する小容量の第二軟水器と、
前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする軟水化システム。
【請求項６】
前記第一軟水器および前記第二軟水器の出口側の硬度をそれぞれ検出する第一硬度検出器，第二硬度検出器を備え、
前記制御手段は、前記第一硬度検出器による検出硬度が第一設定硬度となると前記第一軟水器を再生し、前記第二硬度検出器による検出硬度が前記第一設定硬度より低い第二設定硬度となると前記第二軟水器を再生することを特徴とする請求項２〜請求項５に記載の軟水化システム。
【請求項７】
前記第二設定硬度が漏れ許容量より低く設定されることを特徴とする請求項６に記載の軟水化システム。
【請求項８】
前記第一軟水器および前記第二軟水器の入口側の硬度をそれぞれ検出する第三硬度検出器，第四硬度検出器を備え、
前記制御手段は、前記第三硬度検出器による検出硬度と通水時間または通水流量とに基
づき算出される積算硬度が第一設定積算硬度となると前記第一軟水器を再生し、前記第四硬度検出器による検出硬度と通水時間または通水流量とに基づき算出される積算硬度が第二設定積算硬度となると前記第二軟水器を再生することを特徴とする請求項２〜請求項５に記載の軟水化システム。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第二軟水器の再生時期を前記第一軟水器の再生時期に合わせて行うことを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか１項に記載の軟水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオン交換式純水器または軟水器を用いたイオン交換システムおよび軟水化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ボイラ，温水器あるいは冷却器等の冷熱機器類への給水ラインには、冷熱機器内でのスケール付着を防止する必要から、給水に含まれる硬度分を除去するための装置が接続されており、なかでも、イオン交換樹脂を用いて硬度分を除去する方式の自動再生式軟水器が広く普及している（特許文献１参照）。  
【０００３】
この種軟水器は、Ｎａ+ 型のイオン交換樹脂を用い、水中に含まれるＣａ2+あるいはＭｇ2+等の金属陽イオンをＮａ+ と置換させ、被処理水中の硬度分を除くものであり、前記樹脂が陽イオンと置換して飽和状態になり、硬度分の除去能力を失った場合は、前記塩水タンク３の塩水と反応させてその能力を再生するように構成されている。
【０００４】
そして、この種軟水器の再生レベルに対する再生率の特性曲線は、図３に示すように、所定再生レベルまでは、両者がほぼ比例関係にあるが所定再生レベルを越えると傾斜が緩やかとなる。ここで、再生率とは、再生終了時に樹脂の全能力の何割が使える状態にあるかで定義され、再生レベルとは、再生時における樹脂１L当たりの塩消費量（g／L-R）にて定義される。この特性曲線の意味するところは、前記所定再生レベル以下の領域では、再生率／再生レベルが大いので、節塩ができるのに対して、前記所定再生レベル以上の領域では、再生率／再生レベルが小さいので、前記所定再生レベル以下の領域と比較して塩を無駄に使うことになる。
【０００５】
そこで、塩の節減の目的から、一般には完全再生は行われず、部分再生が行われている。ここで、完全再生は、樹脂の全能力を回復させるように再生することを意味し、部分再生は、樹脂の全能力の一部を回復するように再生することを意味する。
【０００６】
ところで、この種軟水器として、並行流型と称されるものがある。この並行流型は、通水時の前記樹脂に対する被処理水の流れ方向と、再生時の塩水の前記樹脂に対する流れ方向が同じ方向であることを意味している。この並行流型軟水器は、その構造上の特徴から、部分再生において再生時に樹脂の下流側端部に未再生樹脂部分が残る。この理由は、再生液は、最初はＮａＣＬのみであるが、樹脂を通過するとき、Ｃａ2+，Ｍｇ2+と置換して、Ｃａ2+，Ｍｇ2+を含むようになり、軟水樹脂の出口付近ではかなりＣａ2+，Ｍｇ2+が多くなり、Ｎａ+が少なくなる。このため、一度離れたＣａ2+，Ｍｇ2+が再度後ろの方でくっついたりする現象も現れ、樹脂の後ろの方はなかなか再生されないことになる。
【０００７】
こうした未再生樹脂部分を含む状態で、通水すると、通水初期に未再生樹脂部分において、Ｎａ+と硬度分が置換して、硬度漏れを生ずることになる。このように、並行流型の軟水器は、再生時に生じた未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有している。積算通水量(L)／樹脂体積量（L）に対する漏れ量（mg／L）を示す図４で言えば、未再生樹脂部分による硬度漏れは、曲線Ｘの左側端部における水平部に対して立ち上がっている部分である。
【０００８】
また、並行流型軟水装置を硬度の高い被処理水に適用すると、前記未再生樹脂部分の量が多く樹脂全量に対する割合が大きくなり、結果として、図４の曲線Ｙに示すように、通水初期に漏れ許容量（たとえば１ppm）を超える領域Ａが広くなる問題がある。更に、漏
れ硬度量が通水量に対して平坦な部分（平均硬度漏れまたは通常硬度漏れと言う）のレベルが高くなるという問題もある。これは、硬度の高い被処理水では、再生液（再生用塩水）を作るのに使われる原水（被処理水）に含まれる硬度が高いため、再生が終わった部分においても、再生率が低くなるためであると考えられる。そして、前記領域Ａを減らすべくし、平均硬度漏れも低減するため再生レベルを高くすると、多くの塩を無駄に使用することとなる。
【０００９】
一般に硬度の低い日本（全国平均で６０mgCaCO3／L）では、前記再生レベルは、前記所定再生レベル以下の領域の上限近くの再生レベルＬ１：８０〜１２０（g／L-R）程度に設定されるが、硬度の高い中国（平均で３００mgCaCO3／L）や米国では、先に述べた通り再生レベルを高めるとともに、樹脂量を日本に比べて多くしなければならない。その結果、塩の消費量が膨大になる。再生レベルを高くするのは、前述の通り、通水初期の硬度の漏れと平均硬度漏れのレベルを低減するためであり、樹脂量を多くするのは、被処理水の硬度の総量が日本の水に比べ多いためである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１９５２８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、交換すべきイオン量の多い被処理水をイオン交換する際の通水初期のイオン漏れおよび平均イオン漏れを低減することである。また、交換すべきイオン量の多い被処理水をイオン交換する際に再生剤を節約することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有する大容量の第一イオン交換器と、この第一イオン交換器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一イオン交換器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二イオン交換器と、前記第一イオン交換器および前記第二イオン交換器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、前記第一イオン交換器および前記第二イオン交換器の再生後の通水初期において未再生樹脂部分から硬度漏れを生ずるが、前記第一イオン交換器の未再生樹脂部分によるイオン漏れは、前記第二イオン交換器にて交換除去される。そして、前記第二イオン交換器の未再生樹脂部分により、処理水中にイオン漏れを生ずることになるが、前記第二イオン交換器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一イオン交換器のそれよりも小さくしているので、未再生樹脂部分による通水初期のイオン漏れ量を少なくすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する大容量の第一軟水器と、この第一軟水器器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二軟水器と、前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、前記第一軟水器および前記第二軟水器の再生後の通水初期において未再生樹脂部分から硬度漏れを生ずるが、前記第一軟水器の未再生樹脂部分による硬度漏れは、前記第二軟水器にて交換除去される。そして、前記第二軟水器の未再
生樹脂部分により、処理水中に硬度漏れを生ずることになるが、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器のそれよりも小さくしているので、未再生樹脂部分による通水初期の硬度洩れ量を少なくすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、並行流型の大容量の第一軟水器と、この第一軟水器の下流側に直列に接続され、未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした並行流型の小容量の第二軟水器と、前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、前記第一軟水器および前記第二軟水器の再生後の通水初期において未再生樹脂部分から硬度漏れを生ずるが、前記第一軟水器の未再生樹脂部分による硬度漏れは、前記第二軟水器にて交換除去される。そして、前記第二軟水器の未再生樹脂部分により、処理水中に硬度漏れを生ずることになるが、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器のそれよりも小さくしているので、未再生樹脂部分による通水初期のイオン漏れ量を少なくすることができる。また、前記第一軟水器および前記第二軟水器を並行流型の軟水器としているので、通水方向と再生方向の流れの切り替え構造を簡素化できるとともに、対向流型の軟水器では必須の樹脂の浮き上がり防止の構成が不要となるので、軟水器構造を簡素化できるという効果を奏する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３において、前記制御手段は、前記第一軟水器の再生レベルに対して前記第二軟水器の再生レベルを高くして再生を行うことを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２または請求項３による効果の元となっている前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を小さくすることを実現でき、未再生樹脂部分による通水初期のイオン漏れ量および平均イオン漏れ量を少なくすることができる。また、大容量の前記第一軟水器を再生レベルが比較的低く、再生率の高い領域で再生し、小容量の前記第二軟水器を再生レベルが比較的高く、再生率の低い領域で再生するのでが、前記第二軟水器は小容量であるため、第一軟水器と第二軟水器全体としては、節塩することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、第一再生レベルにて再生され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する大容量の第一軟水器と、この第一軟水器の下流側に直列に接続され、前記第一再生レベルよりも高い再生レベルにて再生され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する小容量の第二軟水器と、前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、前記第一軟水器および前記第二軟水器の再生後の通水初期において未再生樹脂部分から硬度漏れを生ずるが、前記第一軟水器の未再生樹脂部分による硬度漏れは、前記第二軟水器にて交換除去される。そして、前記第二軟水器の未再生樹脂部分により、処理水中に硬度漏れを生ずることになるが、前記第二軟水器の再生レベルを前記第一軟水器の再生レベルより高くしていることにより、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器のそれよりも小さくでき、前記未再生樹脂部分による通水初期の硬度漏れ量および平均硬度漏れ量を少なくすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５において、前記第一軟水器および前記第二軟水器の出口側の硬度をそれぞれ検出する第一硬度検出器，第二硬度検出器を備え、前
記制御手段は、前記第一硬度検出器による検出硬度が第一設定硬度となると前記第一軟水器を再生し、前記第二硬度検出器による検出硬度が前記第一設定硬度より低い第二設定硬度となると前記第二軟水器を再生することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２〜請求項５による効果に加えて、前記第一軟水器および前記第二軟水器の硬度除去能力をフルに活用することができ、結果として再生塩を節減することができるという効果を奏する。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記第二設定硬度が漏れ許容量より低く設定されることを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６による効果に加えて、ボイラのスケールを予防するために人手で行っていた漏れ硬度の検査および判定を省略することができるという効果を奏する。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項５において、前記第一軟水器および前記第二軟水器の入口側の硬度をそれぞれ検出する第三硬度検出器，第四硬度検出器を備え、前記制御手段は、前記第三硬度検出器による検出硬度と通水時間または通水流量とに基づき算出される積算硬度が第一設定積算硬度となると前記第一軟水器を再生し、前記第四硬度検出器による検出硬度と通水時間または通水流量とに基づき算出される積算硬度が第二設定積算硬度となると前記第二軟水器を再生することを特徴としている。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、請求項２〜請求項５による効果に加えて、前記第一軟水器および前記第二軟水器の硬度除去能力を最大限に生かしながら再生時期を正確に予測して再生を行うことができ、結果として再生塩を節減することができるという効果を奏する。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項８において、前記制御手段は、前記第二軟水器の再生時期を前記第一軟水器の再生時期に合わせて行うことを特徴としている。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項２〜請求項８による効果に加えて、軟水化システムの通水可能時間を長くすることができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、未再生樹脂部分による通水初期のイオン漏れ量を少なくすることができ、また処理水中のイオン漏れ量のレベルを低く保ったまま、再生剤の使用量を節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、並行流型の複数の軟水器を直列接続した軟水化システムに好適に実施される。
【００３２】
この発明の実施の形態は、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有する大容量の第一イオン交換器と、この第一イオン交換器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時にイオン漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一イオン交換器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二イオン交換器と、前記第一イオン交換器および前記第二イオン交換器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするイオン交換システムである。
【００３３】
このイオン交換システムは、軟水化システムに好適に実施される。この軟水化システムは、再生時に残った（残存した）未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有する大容量の第一軟水器と、この第一軟水器器の下流側に直列に接続され、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有し、この未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器の未再生樹脂部分のそれよりも小さくした小容量の第二軟水器と、前記第一軟水器および前記第二軟水器の通水および再生を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
この軟水化システムの実施の形態においては、前記第一軟水器および前記第二軟水器は、それぞれ前記制御手段により再生される。再生が終了すると、それぞれの樹脂の下流側端部（通水出口側）に未再生樹脂部分が残存する。前記第二軟水器の樹脂容量を前記第一軟水器のそれよりも小さくし、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一軟水器のそれよりも小さくしている。その結果、前記第一軟水器の通水を開始すると、前記第一軟水器の未再生樹脂部分による硬度漏れを生ずるが、前記第二軟水器により交換除去されるので、前記第二軟水器から漏れることはない。一方、前記第二軟水器の未再生樹脂部分からも硬度漏れを生ずるが、その未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を小さくしているので、結果として硬度漏れ量を少なくできる。
【００３５】
ここで、未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を小さくすれば、硬度漏れ量を少なくできる理由について説明する。硬度漏れと除去硬度質量に関係する因子としては、再生レベルが主であり、再生レベルを上げることが、未再生樹脂部分を小さくすることになる。今、大容量樹脂筒（樹脂塔と称することもできる。）と小容量樹脂筒の太さの比を２：１（断面積比が４：１）とすると、樹脂層の高さはどちらもで同じとなる。この二つの樹脂筒を再生する時、再生レベルが同一であれば、未再生樹脂部分の高さは二つの樹脂筒間で同一となる。そして、両方の樹脂筒に通水すると、空間速度（ＳＶ）が同じであれば漏れ硬度、除去硬度質量（ｇCaCO3／L）はどちらも同じになる。この時、未再生樹脂部分の体積そのもので比較すると、小容量樹脂筒の方が大容量樹脂筒に比べて小さいが、体積そのものの違いが漏れ量に影響を与えない。一方、未再生樹脂部分の全樹脂量に対する体積比で二つの樹脂筒を見ると、同一になるので、漏れ硬度量が同じとなる。結局、漏れ硬度量を少なくするには、この体積比を小さくすることが必要である。そして、この体積比は、再生レベルを高くすることにより小さくできる。なお、厳密には、大容量樹脂筒と小容量樹脂筒とのＳＶの違いが漏れ量に影響する。しかしながら、この漏れ量に対する寄与率について考えると、再生レベルの寄与の方が、ＳＶの寄与よりもかなり大きいので、再生レベルを高くすることで漏れ量を小さく設定することができる。
【００３６】
つぎに、この発明の実施の形態における各構成要素について説明する。前記第一軟水器および前記第二軟水器は、それぞれイオン交換樹脂（以下、単に樹脂という。）を内蔵し、前記第一軟水器および前記第二軟水器は、再生時に残った未再生樹脂部分から通水時に硬度漏れを生ずる特性を有するものであれば構造的に限定されない。
【００３７】
具体的には、前記各軟水器は、周知の並行流型の軟水器とすることができる。並行流型とは、被処理水を樹脂に通して軟水を得る通水と、樹脂を塩水により再生する再生とで、流れ方向を同じにする構造のものをいい、通常は、上から下向きへの流れのものが使用される。
【００３８】
前記各軟水器は、少なくとも塩水を用いた前記樹脂の再生と、被処理水を前記樹脂に通すことで軟水化する通水とを切り替えて行うように構成されている。前記各軟水器は、この切替を行うための周知の切替ユニットを備えている。この切替ユニットは、１または複数の弁を含んで構成され、コントロールボックス，弁ボックス，弁ユニットなどと称することができる。
【００３９】
この実施の形態において、前記第一軟水器の樹脂容量と前記第二軟水器の樹脂容量との関係は、好ましくは、第一軟水器の樹脂容量の１に対して、前記第二軟水器の樹脂容量を０．２〜０．７に設定する。このように設定する理由は、つぎの通りである。
【００４０】
前記第一軟水器の樹脂容量（樹脂塔の容積）は、空間速度（ＳＶ）と除去硬度質量の両方を考慮して決定される。一般的な例として、通水量４m3／hrの場合を例にとって説明する。前記空間速度は、通水量（L／hr）のイオン交換樹脂量（L）に対する比率であり、硬度漏洩と除去硬度質量（ｇCaCO3／L）、通水時の圧力損失等に影響を与える。日本のような硬度の低い水質（全国平均で６０mgCaCO3/L）ではＳＶは、通常６０（／hr）で設計されるが、中国のように硬度の高い水質の場合（平均３００mgCaCO3／L）においては、ＳＶは日本の１／３の２０（／hr)で設計される。従って、通水量4m3／hrでは、日本の場合、樹脂容量は、４０００÷６０＝６６L，中国の場合、樹脂容量は、４０００÷２０＝２００Lを要する。
【００４１】
また、前記樹脂容量は、１再生あたりの積算通水量と樹脂１Lあたりの除去硬度質量（ｇCaCO3／L）から決定される。樹脂容量は、再生頻度との関係で、１日の通水に必要な硬度除去量をまかなうのに必要な量が選ばれる。日本のような硬度の低い水質では、１日の必要水量が仮に２０m3の場合、６０mgCaCO3／L ×２０，０００L＝１，２００ｇが必要であり、イオン交換樹脂１Lで除去可能な硬度質量が仮に７２gCaCO3／Lであるとすると、樹脂量は１６．７Lあれば足りることになる。ＳＶから算出された樹脂量６６Lは、この１６．７Lより大きいので、問題はない。
【００４２】
しかし、中国のように硬度の高い水質の場合においては、１日の必要水量が仮に２０m3の場合、３００mgCaCO3／L×２０，０００L＝６，０００ｇが必要であり、イオン交換樹脂１Lで除去可能な硬度質量が仮に５５gCaCO3／L（再生レベル１００ｇNaCL／L-Rの時）であるとすると、樹脂量は１０９Lが必要になる。ＳＶから算出された樹脂量２００Lは、この１０９Lより大きいので、問題はない。従って、通水量４m3／hrにおいては、中国のように硬度の高い地域であっても、大容量樹脂塔は  ２００L以上あれば良いことになる。  
【００４３】
一方、前記第二軟水器の樹脂容量は、再生レベルを高く取るため、節塩の目的では容量ができるだけ少ない方が好ましいが、硬度漏れを低く保つ目的のためには、ＳＶが一定以下（１００以下が好ましく、６０以下がより好ましい）であることと、樹脂層の高さ（長さ）が６０cm以上も必要である。その結果、樹脂容量は、４０Ｌ以上は必要という結果になる。
【００４４】
よって、前記第一軟水器の樹脂容量に対する前記第二軟水器の樹脂容量の比は、好ましくは、０．２以上とする。一方、前記第二軟水器の樹脂容量が大きすぎると、節塩の効果が小さくなるので、前記第一軟水器の樹脂容量に対する前記第二軟水器の樹脂容量の比は、好ましくは、０．７以下、より好ましくは０．５以下とする。
【００４５】
また、この実施の形態において、前記第一軟水器の第一再生レベルに対して、前記第二軟水器の第二再生レベルを高く設定する。こうすることにより、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を小さくでき、結果として、通水初期の硬度漏れおよび通水時の平均硬度漏れを少なくできる。
【００４６】
前記第一再生レベルは、好ましくは、８０〜１００g／R-Lとする。このように設定する理由は、図３における再生率／再生レベルの値が高い領域の再生レベルとして、節塩効果を大きくすることである。また、前記第二再生レベルは、好ましくは、１５０〜２５０g
／R-Lとする。このように設定する理由は、前記第二軟水器の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を小さくし、通水初期の硬度漏れ量および通水時の平均硬度漏れ量を許容値以下とすることである。
【００４７】
前記制御手段は、前記各軟水器の切替ユニットを制御して、再生と通水とを切り替える機能を有する。この制御手段は、前記第一軟水器の二次側（下流側）の硬度を検出する第一硬度検出器（センサ）が第一設定値を検出すると前記第一軟水器を再生し、前記第二軟水器の二次側（下流側）の硬度を検出する第二硬度検出器が図４に示す硬度漏れ許容量に対応する第二設定値を検出すると前記第二軟水器を再生するように構成することができる。
【００４８】
この再生制御における前記第一設定値および前記第二設定値の設定は、好ましくは、つぎのように設定する。前記第一設定値は、好ましくは、１〜１０mg／Lとし、前記第二設定値は、好ましくは、０．１〜１．０mg／Lとする。
【００４９】
また、前記制御手段は、前記各軟水器の二次側の硬度により再生を制御するのではなく、前記各軟水器の一次側（上流側）の硬度を検出する硬度検出器を設け、この硬度センサにより検出値を積算し、積算値が設定積算値となると、前記各軟水器を再生するように構成することができる。こうした、再生方式においては、前記各軟水器の二次側に設けた硬度検出器を一次側の検出器が故障したときのバックアップ用検出器として用いることができる。
【００５０】
この発明は、上述の軟水化システムに限定されるものではなく、純水を生成（製造）する純水化システムに適用される。この純水化システムとして、周知の二床式純水装置を挙げることができる。この二床式純水装置は、イオン交換樹脂として、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を含み、再生時に塩水に代えてカチオン交換樹脂の再生用にＨＣＬを、アニオン交換樹脂の再生用にＮａＯＨをそれぞれ用いる点で、前記軟水化システムと異なるだけで、再生時に、未再生樹脂部分を生ずる点などその他の構成は同様である。この純水化システムでは、イオンの検出は、電気伝導率センサやイオンメーター（イオン電極により、イオンの濃度を検出するもので、Ｎａ+やＣａ2+のような陽イオンを検出するものやＣｌ-やＮＯ3-などの陰イオンを検出するものがある）にて行うことができる。
【実施例１】
【００５１】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施した軟水化システムの構成を概略的に示す説明図である。
【００５２】
図１において、この実施例の軟水システムは、互いに直列接続される第一軟水器１と、第二軟水器２と、両軟水器１，２に再生用の塩水を供給する塩水タンク３と、前記両軟水器１，２の通水，再生などを制御する制御器４とを主要部として備えている。
【００５３】
前記第一軟水器１および前記第二軟水器２は、並行流型と称される周知の構成の軟水器である。具体的には、それぞれＮａ+ 型のイオン交換樹脂からなる第一樹脂筒５，第二樹脂筒６を備え、水中に含まれるＣａ2+あるいはＭｇ2+等の金属陽イオンをＮａ+ と置換させ、被処理水中の硬度分を除くものであり、前記樹脂が陽イオンと置換して飽和状態になり、硬度分の除去能力を失った場合は、前記塩水タンク３の塩水と反応させてその能力を再生するようになっている。
【００５４】
前記各樹脂筒５，６における通水時の前記樹脂に対する被処理水の流れ方向（図１で実線矢示）と、再生時の前記樹脂に対する塩水の流れ方向（図１で破線矢示）が同じ方向，すなわち並行流となっている。
【００５５】
また、前記各軟水器１，２は、塩水を用いた前記樹脂の再生と、被処理水を前記樹脂に通すことで軟水化する通水とを切り替えて行うための第一切替ユニット７および第二切替ユニット８を備えている。
【００５６】
前記第一切替ユニット７は、前記第一軟水器１の一次側であって被処理水（原水）を供給する第一ライン９と接続されている。また、前記第一切替ユニット７および前記第二切替ユニット８との間は、前記第一軟水器１の二次側で前記第二軟水器２の一次側であって前記第一軟水器１で処理された被処理水を前記第二軟水器２へ供給する第二ライン１０により接続されている。さらに、前記第二切替ユニット８は、前記第二軟水器１の二次側であって処理水（軟水）を処理水タンク（軟水タンク）１１へ供給する第三ライン１２と接続されている。前記処理水タンク１１は、ボイラなどの軟水使用機器（図示省略）と接続されて軟水を供給する。
【００５７】
前記制御器４は、前記第一切替ユニット７および前記第二切替ユニット８を制御して、再生と通水とを切り替える機能を有する。この制御器４は、前記第一軟水器１の二次側（下流側）の硬度を検出する第一硬度センサ１３が第一設定値Ｋ１を検出すると前記第一軟水器１を第一再生レベルＬ１にて再生し、前記第二軟水器２の二次側（下流側）の硬度を検出する第二硬度センサ１４が図４に示す硬度漏れ許容量に対応する第二設定値Ｋ２を検出すると前記第二軟水器２を第二再生レベルＬ２にて再生するように構成している。
【００５８】
前記第一樹脂筒５および前記第二樹脂筒６の樹脂容量は、それぞれ２００L，４０Lに設定され、樹脂部の高さは同じにしている。前記第一再生レベルＬ１および前記第二再生レベルＬ２は、１００gNaCL／L-R，２４０gNaCL／L-Rに設定されている。その結果、前記第二樹脂筒６の再生時に残る未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比を前記第一樹脂筒５の未再生樹脂部分の樹脂全量に対する容積比よりも小さく設定している。また、前記第一設定値Ｋ１は、１０mgCaCO3に設定し、および前記第二設定値Ｋ２は、ボイラ給水の硬度許容量１mgCaCO3／Lよりも若干低い値（例えば０．９mg／L）に設定している。
【００５９】
以上の構成の実施例１の動作を説明する。通水工程は、前記第一切替ユニット７および前記第二切替ユニット８をそれぞれ通水位置へ切り替えて行う。被処理水（原水）は、前記第一ライン９から前記第一軟水器１の第一切替ユニット７を通して前記第一樹脂筒５へ流入し、ここで軟水化される。その後、被処理水は、前記第一切替ユニット７，前記第二ライン１０，前記第二軟水器２の第二切替ユニット８を通して前記第二樹脂筒６へ流入し、前記第一軟水器１にて漏れた硬度が軟化される。こうして生成された軟水は、前記処理水タンク１１へ供給され、前記軟水使用機器へ供給されて使用される。
【００６０】
この通水工程において、前記第一硬度センサ１３が前記第一設定値Ｋ１を検出すると、前記制御器４は、前記第一樹脂筒５の再生工程を開始する。この再生は、前記第一切替ユニット７を再生位置へ切り替えて、前記塩水タンク３の塩水を前記第一切替ユニット７を通して前記第一樹脂筒５へ流通させて、周知の再生を行う。前記第一樹脂筒５を通過した再生液は、第一排水ライン（図示省略）を通して排出される。この再生は、予め定めた第一設定時間だけ実行される。この再生終了時、前記第一樹脂筒５の下流側端部には、第一未再生樹脂部分１５が残る。
【００６１】
前記第二樹値筒６の再生工程は、つぎのように行われる。前記第二硬度検出センサ１４が前記第二設定値Ｋ２を検出すると、前記制御器４は、前記第二樹脂筒６の再生を開始する。この再生は、前記第二切替ユニット８を再生位置へ切り替えて、前記塩水タンク３の塩水を前記第二切替ユニット８を通して前記第二樹脂筒６へ流通させて、周知の再生を行う。前記第二樹脂筒６を通過した再生液は、第二排水ライン（図示省略）を通して排出さ
れる。この再生は、予め定めた第二設定時間だけ実行される。この再生終了時、前記第二樹脂筒６の下流側端部には、第二未再生樹脂部分１６が残る。
【００６２】
この第二樹脂筒６の再生工程は、前記第一樹脂筒６の再生と同期して行われる。すなわち、前記第二樹脂筒６の再生頻度は、前記第一樹脂筒５の再生頻度と比較して、小さいので、前記第二設定値Ｋ２が検出されると、直ちに再生に入らずに、前記第一樹脂筒６の再生タイミングに合わせて、再生を行う。したがって、前記第二設定値Ｋ２は、前記第三ライン１２の硬度が再生までの間に１mgCaCO3／Lを越えないように予め実験により定める。
【００６３】
この再生工程が終了すると、前記制御器４は前述の通水工程を再開する。この通水工程において、前記第一未再生樹脂部分１５により硬度漏れを生ずるが、前記第二樹脂筒６により交換除去されるので、前記第二軟水器２から漏れることはない。一方、前記第二未再生樹脂部分１６からも硬度漏れを生ずるが、その未再生樹脂部分１６樹脂全量に対する容積比を小さくしているので、結果として硬度漏れ量は少ない。
【００６４】
以上の実施例１によれば、通水工程初期の硬度漏れおよび通水時の平均硬度漏れを少なくできるという効果に加えて、節塩の効果を奏する。図２に示すように、試算条件に基づき、試算したところ、約４０％近いコスト削減を実現できる。なお、図２において、大容量樹脂筒および小容量樹脂筒は、それぞれ前記第一樹脂筒５，第二樹脂筒６を示し、硬度除去能力は、再生レベルに対する硬度除去量を示す特性図（図示省略）から求められる。また、再生頻度は、硬度負荷量を硬度除去能力で除した値である。
【実施例２】
【００６５】
この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、前記第一軟水器１および前記第二軟水器２の再生をつぎのようにして行うことができる。すなわち、図５に示すように、前記各軟水器１，２の一次側（上流側）の硬度を検出する第三硬度センサ１７，第一硬度センサ（第四硬度センサに相当）１３を設け、前記制御器４は、これら硬度センサ１７，１３による検出値を通水時間または通水量に基づき積算し、この積算値がそれぞれ第一設定積算値，第二設定積算値となると、前記各軟水器１，２を再生するように構成したものである。この実施例２においては、前記各軟水器１，２の二次側に設けた第一硬度センサ１３，第二硬度センサ１４をそれぞれ一次側の第三硬度センサ１３，第一硬度センサ１４が故障したときのバックアップ用センサとして用いている。
【００６６】
また、前記第一軟水器および前記第二軟水器の再生は、同時ではなく、別の時間に行うように構成することができる。この場合、前記第一軟水器および／または前記第二軟水器に予備の軟水器を設け、各軟水器の再生の際には予備の軟水器を使用するように構成する。また、再生時に軟水使用機器が使用する軟水を前記処理水タンク１１に貯留可能に構成し、再生時にはこの処理水タンク１１から前記軟水使用機器へ供給するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施例１の概略構成を示す図である。
【図２】同実施例１の効果を説明する図である。
【図３】同実施例１の再生レベルに対する再生率を示す特性図である。
【図４】同実施例１の積算通水量／樹脂体積に対する漏れ量を示す特性図である。
【図５】この発明の実施例１の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  第一軟水器
２  第二軟水器
４  制御器
１５  第一未再生樹脂部分
１６  第二未再生樹脂部分
【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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