(57)【要約】【課題】通水時におけるイオン交換樹脂の充填状態を維持しながら、氷点下時においてイオン交換樹脂に膨潤した水が凍結した際のイオン交換樹脂の破損を有効に防止する。【解決手段】常温の通水時には、押圧ユニット６を構成する可動仕切板９が弾性体５の押圧力によりイオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつけることで、イオン交換樹脂２の充填状態を維持する。そして、氷点下時においては、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間に封入された水１１が凍結膨張することで、可動仕切板８，９及び連結部７が弾性体５の弾性力に抗して流入側に押し下げられ、イオン交換樹脂２の間に隙間を生じさせてその破損を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水中のイオンを補足するイオン交換樹脂がカラムに充填された横置き型のイオン交換樹脂フィルタにおいて、
前記イオン交換樹脂が弾性体により押圧固定されるとともに、
氷点下時には、前記カラムの内部に封入した水の凍結膨張により前記弾性体による押圧が解放されることを特徴とするイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項２】
前記カラムに固定される固定仕切板と、前記カラム内で移動可能な２枚の可動仕切板とを備え、
前記２枚の可動仕切板は、前記固定仕切板を挟んで両側に配置されるとともに、前記固定仕切板を貫通する連結部により互いに連結され、
一方の可動仕切板が前記弾性体による押圧力によりイオン交換樹脂を押圧固定し、他方の可動仕切板と前記固定仕切板の間の空間に水が封入されて、氷点下時にこの封入した水の凍結膨張により前記弾性体による押圧力を解放することを特徴とする請求項１に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項３】
前記固定仕切板及び可動仕切板は不透水性板からなり、
前記２枚の可動仕切板及び連結部には、これらを貫通する流水通過孔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項４】
前記弾性体の押圧力によりイオン交換樹脂を押圧する押圧板と、内部に水が封入され前記押圧板のイオン交換樹脂充填側に連結されるピストンとを備え、
氷点下時に前記ピストンに封入された水の凍結膨張により、前記ピストンに連結された押圧板が前記弾性体の押圧力に抗して押し下げられて、前記弾性体による押圧が解放されることを特徴とする請求項１に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【請求項５】
前記押圧板は、透水板からなることを特徴とする請求項４に記載のイオン交換樹脂フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流水中のイオンを補足するイオン交換樹脂が押圧固定されたイオン交換樹脂フィルタに関するものであり、特に、凍結によるイオン交換樹脂の損傷を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換樹脂フィルタは、粒状のイオン交換樹脂がカラムに充填され、このイオン交換樹脂表面における交換反応によって流水中のイオンを補足しこれを除去するものである。このようなイオン交換樹脂フィルタは、縦置き型の構成とされているものが多い。縦置き型のイオン交換樹脂フィルタでは、重力の作用によりイオン交換樹脂の充填状態を維持するようにしている。
【０００３】
しかしながら、イオン交換樹脂フィルタの使用目的やその設置スペースによっては、イオン交換樹脂フィルタを横置き型とせざるを得ない場合もあり、その場合にはイオン交換樹脂の充填状態を維持する工夫が必要になる。このような観点から、横置き型のイオン交換樹脂フィルタとしては、例えば、イオン交換樹脂の通過を阻止できる透水性パック部材をカラム内に配置し、この透水性パック部材を弾性部材であるコイルスプリングでイオン交換樹脂に向かって押圧するという構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献１に記載のイオン交換樹脂フィルタでは、透水性パック部材をコイルスプリングでイオン交換樹脂側に押圧するといった簡単な構造で、イオン交換樹脂に隙間を生じさせないようにしながらその充填状態を維持することができ、イオン交換能の低下も防げるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５２５７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載されているイオン交換樹脂フィルタでは、イオン交換樹脂が隙間無く動かないように弾性体で押さえ付ける構成となっているため、氷点下時においてイオン交換樹脂に膨潤した水が膨張した場合には、イオン交換樹脂が破損してしまう可能性がある。イオン交換樹脂が破損してしまうと、イオン交換能が低下したり、樹脂の大きさが小さくなり隙間が無くなるため、圧損が上がってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来構造のものの有する欠点を解消することを目的に提案されたものであり、通水時にはイオン交換樹脂の充填状態を維持することができ、氷点下時においてもイオン交換樹脂の損傷を招くことのないイオン交換樹脂フィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のイオン交換樹脂フィルタは、流水中のイオンを補足するイオン交換樹脂がカラムに充填された横置き型のイオン交換樹脂フィルタであり、イオン交換樹脂が弾性体により押圧固定されるとともに、氷点下時には、カラムの内部に封入した水の凍結膨張により弾性体による押圧が解放されることを特徴とするものである。
【０００９】
このイオン交換樹脂フィルタでは、常温の通水時には、イオン交換樹脂が弾性体により押圧固定され、イオン交換樹脂の良好な充填状態が維持される。そして、氷点下時には、カラムの内部に封入した水の凍結膨張により弾性体による押圧が解放されて、通水時には隙間無く充填されていたイオン交換樹脂の間に隙間を生じさせるようになっている。したがって、イオン交換樹脂に膨潤している水の凍結による体積の膨張が許容されることになる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のイオン交換樹脂フィルタによれば、常温の通水時にはイオン交換樹脂が弾性体により押圧固定され良好な充填状態が維持されることから、イオン交換樹脂表面における交換反応を適切に進行させて、流水中のイオンを確実に補足することができる。また、外気が氷点下になった場合には、イオン交換樹脂を押さえ付けている弾性体による押圧が開放されてイオン交換樹脂の間に隙間を生じさせ、イオン交換樹脂に膨潤している水の凍結による体積の膨張が許容されることから、イオン交換樹脂が破損することはなく、イオン交換能の低下や圧損の上昇等の問題を解消することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したイオン交換樹脂フィルタの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態のイオン交換樹脂フィルタは、常温の通水時は連結された２枚の板を押圧することでイオン交換樹脂が隙間無く動かないようにし、氷点下停止時には連結された２枚の板の流入側とその間に設置された板との間に封入した水の凍結膨張により、連結された板を流入側に押し下げるような構造としたものである。
【００１３】
図１に本実施形態のイオン交換樹脂フィルタの構成を示す。このイオン交換樹脂フィルタは、カラム１に粒状のイオン交換樹脂２を充填してなるものであり、横置き型の構成を有するものである。したがって、カラム１は横置きとされ、図中左側がイオン交換樹脂２によるイオン除去処理の対象となる原液が流入する流入口１ａ、右側がイオン除去処理後の処理液が排出される排出口１ｂである。
【００１４】
カラム１にはイオン交換樹脂２が充填されているが、このイオン交換樹脂２の種類は、除去対象不純物の種類に応じて適宜決めればよい。例えば、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、及びそれらの混合樹脂等を挙げることができる。また、充填されるイオン交換樹脂２は、複数層に配置することもでき、複数種のイオン交換樹脂の混床式構成とすることもできる。
【００１５】
前記カラム１の流入口１ａ側の端部、及び排出口１ｂ側の端部には、それぞれ透水性板３，４が配されており、円滑な通水を可能とするとともに、イオン交換樹脂２の流失を防止するようになっている。そして、流入口１ａ側の透水性板３にはスプリング等の弾性体５の一端部が固定され、この弾性体５により押圧ユニット６を押圧し、イオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつけるように構成されている。
【００１６】
ここで、押圧ユニット６について詳述すると、この押圧ユニット６は、カラム１に固定される固定仕切板７と、カラム１内で移動可能な２枚の可動仕切板８，９とを備えている。２枚の可動仕切板８，９は、固定仕切板７を挟んで両側に配置されるとともに、固定仕切板７を貫通する連結部１０により互いに連結されている。したがって、これら２枚の可動仕切板８，９と連結部１０は一体となってカラム１内を移動し、可動仕切板８が固定仕切板７に当接するまで図中右方向に移動可能であり、可動仕切板９が固定仕切板７に当接するまで図中左方向に移動可能である。
【００１７】
このような押圧ユニット６においては、可動仕切板８の背面側が前記弾性体５の他端部によって支持されている。したがって、常温の通水時においては、２枚の可動仕切板８，９及び連結部１０は、弾性体５の弾性力によって図中右方向に付勢され、その結果、可動仕切板９が前記イオン交換樹脂２に当接して、このイオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつけるようになっている。
【００１８】
また、可動仕切板８と固定仕切板７の間、及び可動仕切板９と固定仕切板７の間には、それぞれ可動仕切板８，９及び連結部１０の移動に伴って互いに相補的に容積が変動する空間が形成されることになるが、そのうちの一方の空間、具体的には可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間には、水１１が封入されている。したがって、氷点下時においてこの封入された水１１が凍結して膨張すると、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間を拡張させて、可動仕切板８，９及び連結部１０を図中左方向に移動させるようになっている。
【００１９】
なお、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間に水１１を封入する関係で、固定仕切板７や可動仕切板８、９は、それぞれ不透水性板により形成されている。また、連結部１０も不透水性の材料により形成されている。また、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間から水１１が漏れるのを防止するために、固定仕切板７の内周側とこの固定仕切板７を貫通する連結部１０の外周側には、それぞれＯ−リングを取り付けておくことが好ましい。
【００２０】
このように固定仕切板７や可動仕切板８，９を不透水性板により形成し、連結部１０も不透水性の材料により形成した場合、カラム１の流入口１ａから流入した原液（被処理水）が押圧ユニット６を通過することができず、イオン交換樹脂２が充填される空間に原液を導入することができない。そこで、本実施形態では、可動仕切板８，９及び連結部１０の中心部分を貫通するように流水通過孔１２を形成し、この流水通過孔１２を介して原液がイオン交換樹脂２が充填される空間に通水されるようにしている。
【００２１】
以上の構成を有するイオン交換樹脂フィルタにおいて、当該イオン交換樹脂フィルタが搭載されているシステムが作動し、イオン交換樹脂フィルタに通水されている際には、図１に示すように、可動仕切板８，９及び連結部１０が弾性体５により図中右方向に付勢され、可動仕切板９が弾性体５の押圧力によりイオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつける。その結果、イオン交換樹脂２は隙間無く動かないように押しつけられ、良好な充填状態が維持される。したがって、隙間の発生等によりイオン交換されずに原液がそのまま排出されることがなく、流水中のイオンを確実に補足することができる。
【００２２】
一方、イオン交換樹脂フィルタが搭載されているシステムを停止する際には、通常、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ内の水を抜いておく。ただし、イオン交換樹脂２が乾燥するまでパージしてしまうと、イオン交換樹脂２が破損する虞れがあるので、イオン交換樹脂２は、ある程度水が膨潤した状態にしておかなければならない。このような状態で放置した際に、外気温が氷点下まで下がり、弾性体５の押圧力によりイオン交換樹脂２が隙間無く動かないように押しつけられた状態のままで膨潤した水が凍結すると、内部に充填されたイオン交換樹脂２が破損してしまう可能性がある。内部に充填されたイオン交換樹脂２が破損してしまうと、イオン交換樹脂フィルタのイオン交換能が低下したり、イオン交換樹脂２の大きさが小さくなって隙間が無くなるため、圧損が上がってしまうという問題がある。
【００２３】
本実施形態のイオン交換樹脂フィルタでは、このように外気温が氷点下まで低下した場合には、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間に封入された水１１が凍結して膨張し、可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間を拡張する。水１１の凍結膨張による可動仕切板８の押圧力は、弾性体５による押圧力よりも遥かに大きい。したがって、水１１の凍結膨張時には、図２に示すように、可動仕切板８，９及び連結部１０が弾性体５の弾性力に抗しては図中左方向に移動することになる。
【００２４】
すなわち、外気氷点下時のシステム停止時には、イオン交換樹脂フィルタの可動仕切板８と固定仕切板７の間の空間に封入された水１１が凍結膨張し、可動仕切板８，９及び連結部１０が弾性体５の弾性力に抗して流入側に押し下げられる。その結果、流水時には隙間無く動かないように押さえ付けられていたイオン交換樹脂２がある程度自由に動くことができるようになり、イオン交換樹脂２の粒子間に隙間ができ、イオン交換樹脂２に膨潤した水が凍結膨張しても、その体積増加分を許容することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態のイオン交換樹脂フィルタにおいては、常温の通水時にはイオン交換樹脂２の良好な充填状態が維持されることから、流水中のイオンを確実に補足することができ、また、外気が氷点下になった場合には、イオン交換樹脂２の粒子間に隙間を生じさせて、イオン交換樹脂２に膨潤している水の凍結による体積の膨張が許容されることから、イオン交換樹脂２が破損することはなく、イオン交換能の低下や圧損の上昇等の問題を解消することができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
本実施形態のイオン交換樹脂フィルタは、常温の通水時は弾性体により付勢される押圧板によってイオン交換樹脂を押圧することでイオン交換樹脂が隙間無く動かないようにし、氷点下停止時には、押圧板のイオン交換樹脂充填側に連結されるピストンの内部に封入された水の凍結膨張により、押圧板を流入側に押し下げるような構造としたものである。
【００２７】
図３に本実施形態のイオン交換樹脂フィルタの構成を示す。このイオン交換樹脂フィルタの基本的な構成は先の第１の実施形態のものと同様であり、カラム１に粒状のイオン交換樹脂２を充填してなるものである。カラム１は横置きとされ、図中左側がイオン交換樹脂２によるイオン除去処理の対象となる原液が流入する流入口１ａ、右側がイオン除去処理後の処理液が排出される排出口１ｂである。また、カラム１の流入口１ａ側の端部、及び排出口１ｂ側の端部には、それぞれ透水性板３，４が配されており、円滑な通水を可能とするとともに、イオン交換樹脂２の流失を防止するようになっている。
【００２８】
そして、流入口１ａ側の透水性板３にはスプリング等の弾性体５の一端部が固定され、この弾性体５により押圧板１３を押圧し、イオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつけるように構成されている。この押圧板１３は、透水性板により形成されており、イオン交換樹脂フィルタ内の通水を妨げることのないようにされている。
【００２９】
一方、押圧板１３の弾性体５で支持される面とは反対側の面は、一対のピストン１４で支持されている。これらピストン１４は、シリンダ部１４ａとスライド部１４ｂとから構成されており、シリンダ部１４ａの基端部が排出口１ｂ側の透水性板４に固定されるとともに、スライド部１４ｂの先端が押圧板１３に当接されている。
【００３０】
これら一対のピストン１４において、スライド部１４ｂによって封止されるシリンダ部１４ａの空間内には、それぞれ水１５が封入されており、この封入された水１５が凍結し膨張すると、スライド部１４ｂによって封止されるシリンダ部１４ａの空間が拡張し、押圧板１３を図中左方向に移動させるようになっている。
【００３１】
以上の構成を有するイオン交換樹脂フィルタにおいて、当該イオン交換樹脂フィルタが搭載されているシステムが作動し、イオン交換樹脂フィルタに通水されている際には、図３に示すように、押圧板１３が弾性体５により図中右方向に付勢され、押圧板１３が弾性体５の押圧力によりイオン交換樹脂２を排出口１ｂ側の透水性板４側に押しつける。その結果、イオン交換樹脂２は隙間無く動かないように押しつけられ、良好な充填状態が維持される。したがって、隙間の発生等によりイオン交換されずに原液がそのまま排出されることがなく、流水中のイオンを確実に補足することができる。
【００３２】
一方、イオン交換樹脂フィルタが搭載されているシステムを停止する際には、通常、空気パージによりイオン交換樹脂フィルタ内の水を抜いておく。ただし、イオン交換樹脂２が乾燥するまでパージしてしまうと、イオン交換樹脂２が破損する虞れがあるので、イオン交換樹脂２は、ある程度水が膨潤した状態にしておかなければならない。このような状態で放置した際に、外気温が氷点下まで下がり、前記弾性体５の押圧力によりイオン交換樹脂２が隙間無く動かないように押しつけられた状態のままで膨潤した水が凍結すると、内部に充填されたイオン交換樹脂２が破損してしまう可能性がある。内部に充填されたイオン交換樹脂２が破損してしまうと、イオン交換樹脂フィルタのイオン交換能が低下したり、イオン交換樹脂２の大きさが小さくなって隙間が無くなるため、圧損が上がってしまうという問題がある。
【００３３】
本実施形態のイオン交換樹脂フィルタでは、このように外気温が氷点下まで低下した場合には、ピストン１４を構成するスライド部１４ｂによって封止されるシリンダ部１４ａの空間内に封入された水１５が凍結して膨張し、スライド部１４ｂによって封止されるシリンダ部１４ａの空間を拡張する。水１５の凍結膨張によるスライド部１４ｂの押圧力は、弾性体５による押圧力よりも遥かに大きい。したがって、水１５の凍結膨張時には、図４に示すように、押圧板１３はピストン１４のスライド部１４ｂにより弾性体５の弾性力に抗して押圧され、図中左方向に移動することになる。
【００３４】
すなわち、外気氷点下時のシステム停止時には、イオン交換樹脂フィルタのピストン１４に封入された水１５が凍結膨張し、押圧板１３が弾性体５の弾性力に抗して流入側に押し下げられる。その結果、流水時には隙間無く動かないように押さえ付けられていたイオン交換樹脂２がある程度自由に動くことができるようになり、イオン交換樹脂２の粒子間に隙間ができ、イオン交換樹脂２に膨潤した水が凍結膨張しても、その体積増加分を許容することができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態のイオン交換樹脂フィルタにおいても、常温の通水時にはイオン交換樹脂２の良好な充填状態が維持されることから、流水中のイオンを確実に補足することができ、また、外気が氷点下になった場合には、イオン交換樹脂２の粒子間に隙間を生じさせて、イオン交換樹脂２に膨潤している水の凍結による体積の膨張が許容されることから、イオン交換樹脂２が破損することはなく、イオン交換能の低下や圧損の上昇等の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のイオン交換フィルタの構成を示す図である。
【図２】水の凍結膨張による弾性体の押圧力解除状態を示す図である。
【図３】第２の実施形態のイオン交換フィルタの構成を示す図である。
【図４】水の凍結膨張による弾性体の押圧力解除状態を示す図である。
【符号の説明】
１  カラム
２  イオン交換樹脂
５  弾性体
６  押圧ユニット
７  固定仕切板
８，９  可動仕切板
１０  連結部
１１  水
１２  貫通孔
１４  ピストン
１５  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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