(57)【要約】【課題】再生液タンクに再生剤を投入する再生剤投入口の配置位置が高くなることを抑制すること。【解決手段】上部に開口部２１ａを有する圧力タンク２と、開口部２１ａを閉鎖すると共に、圧力タンク２の内部と外部とを連通する流路２２１，２２２を有する蓋部材２２と、蓋部材２２の外部に配置され、流路２２１，２２２に直接的に又は間接的に接続される流通ライン群４００と、圧力タンク２の側方に配置され、流通ライン群４００を介して圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水Ｗ２を製造する水処理プロセスの水の流れ；流通ライン群４００を介して圧力タンク２に再生液Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスの再生液Ｗ４の流れを切り換え可能なバルブ手段３と、蓋部材２２の上方に近接して配置され、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液Ｗ４が貯留される再生液タンク４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂床が収容され、上部に開口部を有する圧力タンクと、
前記圧力タンクの開口部を閉鎖すると共に、前記圧力タンクの内部と外部とを連通する複数の流路を有する蓋部材と、
前記蓋部材の外部に配置され、前記複数の流路に直接的に又は間接的に接続される流通ライン群と、
前記圧力タンクの側方に配置され、前記流通ライン群を介して前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；前記流通ライン群を介して前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、
前記蓋部材の上方に近接して配置され、前記イオン交換樹脂床を再生する再生液が貯留される再生液タンクと、
を備えるイオン交換装置。
【請求項２】
前記バルブ手段は、前記流通ライン群の一部及び複数のバルブが内蔵されるユニットにより構成される請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項３】
前記バルブ手段は、複数のバルブそれぞれが分離して配置されることにより構成される請求項１に記載のイオン交換装置。
【請求項４】
前記圧力タンクには、前記開口部近傍において第１ねじ部を有する口金がインサート成形されており、
前記蓋部材は、前記第１ねじ部に螺合可能な第２ねじ部を有する請求項１から３のいずれかに記載のイオン交換装置。
【請求項５】
前記流通ライン群のうち、処理水が流通するラインは、その内面が銅及び銅合金を除く群より選ばれた１種以上の材料により形成される請求項１から４のいずれかに記載のイオン交換装置。
【請求項６】
前記蓋部材の外部に配置される前記流通ライン群のうち、原水が流通するラインは、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成される請求項１から５のいずれかに記載のイオン交換装置。
【請求項７】
前記蓋部材の外部に配置される前記流通ライン群は、ステンレス材料又は合成樹脂材料で形成されるフレキシブル管よりなる請求項１から５のいずれかに記載のイオン交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬水軟化装置等のイオン交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水道水や地下水等の原水に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）や硝酸性窒素（硝酸イオン及び亜硝酸イオン）等をイオン交換樹脂により吸着して除去するイオン交換装置が知られている。これらのイオン交換装置のうち、陽イオン交換樹脂を使用して原水中の硬度成分をナトリウムイオンやカリウムイオンへ置換するものは、通常、硬水軟化装置と呼ばれる。一方、イオン交換装置のうち、陰イオン交換樹脂を使用して原水中の硝酸性窒素を塩化物イオンへ置換するものは、通常、硝酸性窒素除去装置と呼ばれる。
【０００３】
硬水軟化装置において、イオン交換樹脂床は、所定の採水量に達すると、イオン交換基が硬度成分でほぼ飽和状態になり、イオン交換能力を失う状態、すなわち破過状態になる。そこで、硬水軟化装置では、イオン交換樹脂床が破過状態になる前に、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクへ再生液としての塩水を供給してイオン交換能力を回復させる再生プロセス及び押出プロセスが行われている。再生液としての塩水は、再生液タンクとしての塩水タンクに貯留されるようになっている。また、塩水タンクの上部には、塩（再生剤）を塩水タンクの内部に投入する再生剤投入口が設けられている。
【０００４】
硬水軟化装置においては、塩水タンクに貯留された塩水を圧力タンクへ供給すると共に、供給された塩水を圧力タンクから系外へ排出させるための駆動力を得る構成として、水頭圧差を利用した構成がある。水頭圧差を利用した構成を有する硬水軟化装置としては、例えば、圧力タンクよりも上方に原水タンク及び塩水タンクを配置し、再生プロセス時には塩水タンクから塩水を圧力タンクの内部へ下降流として流入させ、また押出プロセス時には原水タンクから原水を圧力タンクの内部へ下降流として流入させる硬水軟化装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に記載の硬水軟化装置においては、再生プロセス時や押出プロセス時等において圧力タンクに導入される塩水や原水等の流れを切り換え可能なバルブ手段は、所定の大きさを有し、圧力タンクの上部に配置されている。塩水タンク及び原水タンクは、このバルブ手段の更に上方に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２１６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、塩水タンク（再生液タンク）の塩水は、再生プロセスの実施によって消費される。そのため、塩水タンクに所定濃度の塩水を補充すべく、所定量の塩（再生剤）を塩水タンクの再生剤投入口から塩水タンクの内部に定期的に投入する必要がある。
しかし、上記特許文献１に記載のイオン交換装置においては、所定の大きさを有するバルブ手段が圧力タンクの上部に配置され、このバルブ手段の更に上方に再生液タンクが配置されていた。そのため、イオン交換装置全体の高さが高くなると共に再生剤投入口の配置位置が高くなっていた。その結果、塩を塩水タンクの内部に投入する際に、その投入位置が高くなってしまい、使い勝手がよくなかった。
【０００８】
本発明は、再生液タンクに再生剤を投入する再生剤投入口の配置位置が高くなることを抑制することができるイオン交換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】
【０００９】
本発明は、イオン交換樹脂床が収容され、上部に開口部を有する圧力タンクと、前記圧力タンクの開口部を閉鎖すると共に、前記圧力タンクの内部と外部とを連通する複数の流路を有する蓋部材と、前記蓋部材の外部に配置され、前記複数の流路に直接的に又は間接的に接続される流通ライン群と、前記圧力タンクの側方に配置され、前記流通ライン群を介して前記圧力タンクに原水を導入することにより処理水を製造する水処理プロセスの水の流れ；前記流通ライン群を介して前記圧力タンクに再生液を導入することにより前記イオン交換樹脂床を再生させる再生プロセスの再生液の流れを切り換え可能なバルブ手段と、前記蓋部材の上方に近接して配置され、前記イオン交換樹脂床を再生する再生液が貯留される再生液タンクと、を備えるイオン交換装置に関する。
【００１０】
また、前記バルブ手段は、前記流通ライン群の一部及び複数のバルブが内蔵されるユニットにより構成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記バルブ手段は、複数のバルブそれぞれが分離して配置されることにより構成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記圧力タンクには、前記開口部近傍において第１ねじ部を有する口金がインサート成形されており、前記蓋部材は、前記第１ねじ部に螺合可能な第２ねじ部を有することが好ましい。
【００１３】
また、前記流通ライン群のうち、処理水が流通するラインは、その内面が銅及び銅合金を除く群より選ばれた１種以上の材料により形成されることが好ましい。
【００１４】
また、前記蓋部材の外部に配置される前記流通ライン群のうち、原水が流通するラインは、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記蓋部材の外部に配置される前記流通ライン群は、ステンレス材料又は合成樹脂材料で形成されるフレキシブル管よりなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、再生液タンクに再生剤を投入する再生剤投入口の配置位置が高くなることを抑制することができるイオン交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。
【図２】本実施形態の硬水軟化装置１の内部の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の蓋部材２２の構成及び圧力タンク２の上部の構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態のプロセス制御バルブ３により実行されるプロセスを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の各プロセスにおけるプロセス制御バルブ３の開閉状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置１の全体構成図である。図２は、本実施形態の硬水軟化装置１の内部の構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態の蓋部材２２の構成及び圧力タンク２の上部の構成を示す断面図である。図４は、本実施形態のプロセス制御バルブ３により実行されるプロセスを示すフローチャートである。図５は、本実施形態の各プロセスにおけるプロセス制御バルブ３の開閉状態を示す説明図である。
【００１９】
第１実施形態の硬水軟化装置１は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオン（又は、カリウムイオン）へ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置１は、軟水を各種の用水として需要箇所へ供給する目的で使用される。硬水軟化装置１は、家屋やマンション等の居住建物、ホテルや大衆浴場等の集客施設、ボイラやクーリングタワー等の冷熱機器、食品加工装置や洗浄装置等の水使用機器等に接続される。
【００２０】
また、本実施形態の硬水軟化装置１は、原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１（後述）で軟水化して得られた処理水（軟水）Ｗ２を浴室等の需要箇所（図示せず）に供給する水処理プロセスＳＴ１と、排水ラインＬ５の内部に滞留しているエアを排出する（エア抜きする）呼び水プロセスＳＴ２と、塩水Ｗ４を供給してイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスＳＴ３と、イオン交換樹脂床２１１に供給された塩水Ｗ４を押し出す押出プロセスＳＴ４と、イオン交換樹脂床２１１に残留した塩水Ｗ４を洗浄するリンス・プロセスＳＴ５と、を実行可能な構成を備える。
【００２１】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態の硬水軟化装置１の全体構成について説明する。以下の説明において「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の硬水軟化装置１は、上部に開口部２１ａを有する圧力タンク２と、開口部２１ａを閉鎖する蓋部材２２と、蓋部材２２に接続される流通ライン群としての流通配管群４００と、バルブ手段としてのプロセス制御バルブ３と、再生液タンクとしての塩水タンク４と原水タンク６とから構成される液タンク７０（符号省略、図２参照）と、プロセス制御バルブ３等を制御する制御部５と、筐体１００と、を備える。
【００２３】
圧力タンク２は、図１及び図２に示すように、圧力タンク本体２１を主体として構成される。圧力タンク本体２１は、上部に開口部２１ａを有する有底の筒状体（例えば、円筒）であり、開口部２１ａを蓋部材２２で密閉している。詳細には、圧力タンク２は、図３に示すように、圧力タンク本体２１と、口金３０とを備える。
圧力タンク本体２１は、内層部２５と、外層部２６とから構成される。内層部２５は、筒の内側に位置し、合成樹脂により成形される層である。外層部２６は、内層部２５の外側に巻き付けられた補強用のガラス繊維からなる層である。
【００２４】
口金３０は、圧力タンク本体２１の開口部２１ａに蓋部材２２を装着するための部材であり、第１ねじ部としての雌ねじ部３１を有する。口金３０は、略円環状に形成される。口金３０の外周面の一部は、径方向の外側に向けて突出している。雌ねじ部３１は、口金３０の内周面に形成される。雌ねじ部３１は、後述の蓋部材２２の雄ねじ部２２５と螺合する。このように構成される口金３０は、圧力タンク本体２１における開口部２１ａの近傍の内層部２５にインサート成形されている。
【００２５】
蓋部材２２は、図３に示すように、大径部２２ａと、小径部２２ｂと、流路としての第１蓋流路２２１及び第２蓋流路２２２と、第２ねじ部としての雄ねじ部２２５とを備える。
大径部２２ａは、圧力タンク本体２１の開口部２１ａの内径よりも大きな径に形成される。小径部２２ｂは、大径部２２ａの軸方向の一端側に一体に設けられ、圧力タンク本体２１の開口部２１ａに挿入可能な径に形成される。小径部２２ｂは、その外周面に、雄ねじ部２２５を有する。雄ねじ部２２５は、口金３０の雌ねじ部３１と螺合する。
【００２６】
第１蓋流路２２１は、蓋部材２２の内部を貫通して設けられる流路である。第１蓋流路２２１には、圧力タンク本体２１の底部付近へ延びる集配液管２３１（図１参照）が接続されている。第１蓋流路２２１は、原水ラインＬ１及び排水ラインＬ５として機能する。
第２蓋流路２２２は、蓋部材２２の内部を貫通して設けられ、頂部スクリーン２４１（図１参照）を介して、圧力タンク２の内部と連通する流路である。第２蓋流路２２２は、軟水ラインＬ２及び塩水ラインＬ４として機能する。
【００２７】
以上のように構成される圧力タンク本体２１の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなるイオン交換樹脂床２１１、及び濾過砂利からなる支持床２１２が収容されている。
イオン交換樹脂床２１１は、原水Ｗ１を軟水化する処理材として機能する。イオン交換樹脂床２１１は、圧力タンク本体２１の内部において、支持床２１２の上部に積層されている。
【００２８】
支持床２１２は、イオン交換樹脂床２１１に対する流体の整流部材として機能する。支持床２１２は、圧力タンク本体２１の底部側に収容されている。
【００２９】
プロセス制御バルブ３は、採水及び再生に関して、原水Ｗ１を圧力タンク２の底部スクリーン（底部配液部）２４２へ配液しながら、頂部スクリーン（頂部集液部）２４１で集液することにより原水Ｗ１の上昇流を生成して、処理水である軟水Ｗ２を製造する水処理プロセスＳＴ１の水（原水Ｗ１、軟水Ｗ２）の流れ；及び、再生液である塩水Ｗ４を頂部スクリーン（頂部配液部）２４１へ配液しながら、底部スクリーン（底部集液部）２４２で集液することにより塩水Ｗ４の下降流を生成して、イオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスＳＴ３の塩水Ｗ４の流れを切り換え可能なバルブである。プロセス制御バルブ３の詳細については後述する。
【００３０】
塩水タンク４は、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液としての塩水Ｗ４を貯留する液タンクである。塩水Ｗ４は、陽イオン交換樹脂ビーズを用いる硬水軟化装置においては、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液等を利用することができる。
【００３１】
塩水タンク４は、圧力タンク２の蓋部材２２よりも重力方向における上方に近接して配置されている。ここで、「近接して配置」とは、後述する原水ライン用第１配管４０１及び軟水ライン用第１配管４０３等が接続された蓋部材２２の上部と、塩水タンク４（液タンク７０）の底部との間に、余分なスペース（例えば、装置の組立上必要な空間以外のスペースや装置の仕様上必要な空間以外のスペース等）を空けないように、塩水タンク４（液タンク７０）の底部と蓋部材２２（圧力タンク２）の上部とを接近させて配置することを意味する。
【００３２】
塩水タンク４は、重力方向と直交する方向に、原水タンク６と略並列な位置に配置されている。塩水タンク４の液面（後述するタンク領域４１の液面）と、排水ラインＬ５の開放末端部（後述）との高さ関係は、塩水タンク４の液面  ＞  排水ラインＬ５の開放末端部の関係となるように設定されている。そして、本実施形態の硬水軟化装置１は、塩水タンク４における液面と排水ラインＬ５の開放末端部との間の水頭圧差により、塩水タンク４から圧力タンク２へ塩水Ｗ４が流下するように構成されている。塩水タンク４の詳細については後述する。
【００３３】
制御部５は、ＣＰＵ及びメモリ含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部５は、原水用フロースイッチ３２１（後述）及び排水用フロースイッチ４１２（後述）から入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ３の動作を制御する。メモリには、本実施形態の硬水軟化装置１の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。この制御プログラムは、例えば、硬水軟化装置１における水処理プロセスＳＴ１の流路と再生プロセスＳＴ３の流路とを切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御するプログラムである。ＣＰＵは、制御プログラムに従って、水処理プロセスＳＴ１〜リンス・プロセスＳＴ５を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
【００３４】
原水タンク６は、原水ラインＬ１から第１補水ラインＬ７を経て供給された原水Ｗ１を貯留する液タンクである。原水Ｗ１としては、水道水、地下水、工業用水等を利用することができる。
原水タンク６は、圧力タンク２よりも重力方向における上方に配置されている。原水タンク６の液面と、排水ラインＬ５の開放末端部との高さ関係は、原水タンク６の液面  ＞  排水ラインＬ５の開放末端部の関係となるように設定されている。そして、本実施形態の硬水軟化装置１は、原水タンク６における液面と排水ラインＬ５の開放末端部との間の水頭圧差により、原水タンク６から圧力タンク２へ原水Ｗ１が流下するように構成されている。原水タンク６の詳細については後述する。
【００３５】
圧力タンク２において、圧力タンク本体２１の底部には、原水ラインＬ１の他方の端部が配置されている。圧力タンク本体２１内に配置される原水ラインＬ１は、合成樹脂製パイプ等を用いた集配液管２３１となっており、この集配液管２３１がイオン交換樹脂床２１１を貫通して支持床２１２の下部に到達するように設けられている。集配液管２３１は、蓋部材２２の外部に配置され、第１蓋流路２２１に直接的に接続される流通ライン群として機能する。
【００３６】
水処理プロセスＳＴ１において、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１は、圧力タンク本体２１の底部から圧力タンク２の内部に供給される。一方、圧力タンク本体２１の頂部には、軟水ラインＬ２の一方の端部が配置されている。すなわち、水処理プロセスＳＴ１において、圧力タンク２の内部でイオン交換樹脂床２１１により処理されて得られた軟水Ｗ２は、圧力タンク２の上部から軟水ラインＬ２を流通する。
【００３７】
圧力タンク２に配置された、原水ラインＬ１（集配液管２３１）の他方の端部には、樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン２４２が設けられている。底部スクリーン２４２は、樹脂ビーズよりも小さな多数の開孔を有する（後述する頂部スクリーン２４１も同様）。底部スクリーン２４２は、原水ラインＬ１の他方の端部と連通する。底部スクリーン２４２による配液位置及び集液位置は、支持床２１２の下部に設定される。底部スクリーン２４２は、水処理プロセスＳＴ１において、イオン交換樹脂床２１１の底部から原水Ｗ１を配液する底部配液部、及び再生プロセスＳＴ３において、イオン交換樹脂床２１１の底部から塩水Ｗ４を集液する底部集液部として機能する。
【００３８】
また、圧力タンク２に配置された、軟水ラインＬ２の一方の端部には、樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン２４１が設けられている。頂部スクリーン２４１は、軟水ラインＬ２の一方の端部と連通する。頂部スクリーン２４１による配液位置及び集液位置は、イオン交換樹脂床２１１の頂部付近に設定される。頂部スクリーン２４１は、再生プロセスＳＴ３において、イオン交換樹脂床２１１の頂部から塩水Ｗ４を配液する頂部配液部、及び水処理プロセスＳＴ１において、イオン交換樹脂床２１１の頂部から軟水Ｗ２を集液する頂部集液部として機能する。
【００３９】
次に、プロセス制御バルブ３について説明する。プロセス制御バルブ３は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。具体的には、プロセス制御バルブ３は、ラインとして、原水ラインＬ１と、軟水ラインＬ２と、希釈水ラインＬ３と、塩水ラインＬ４と、排水ラインＬ５と、バイパスラインＬ６と、を備える。後述するように、原水ラインＬ１の一部は、排水ラインＬ５としても機能する。軟水ラインＬ２の一部は、塩水ラインＬ４としても機能する。
【００４０】
また、プロセス制御バルブ３は、弁（バルブ）として、原水通水弁３１１と、バイパス弁３１２と、軟水通水弁３１３と、塩水弁３１４と、再生排水弁３１５と、を備える。プロセス制御バルブ３は、これらの弁３１１〜３１５が内蔵される略直方体状のユニットにより構成され、圧力タンク２の側方に配置される（図２参照）。
プロセス制御バルブ３において、これらの弁３１１〜３１５は、種々の作動機構及び弁構造を採用することができる。具体的には、カム機構により作動されるリフト式又はダイアフラム式の流路開閉弁や、リンク機構により作動されるスライドピストン式の流路開閉弁等が好適である。カム機構やリンク機構は、１個の駆動用モータで複数の弁体を独立して開閉作動させることができるため、プロセス制御バルブ３のユニット化に極めて有用である。
【００４１】
本実施形態の硬水軟化装置１は、プロセス制御バルブ３の外部に、原水ラインＬ１や軟水ラインＬ２等の各種のラインを備える。
具体的には、原水ラインＬ１は、プロセス制御バルブ３の外部（原水供給源）から内部に導入され、再度外部に向けて延びている。軟水ラインＬ２は、プロセス制御バルブ３の外部（圧力タンク２）から内部に導入され、再度外部に向けて延びている。希釈水ラインＬ３は、プロセス制御バルブ３の外部（原水タンク６）から内部に導入されるように延びている。塩水ラインＬ４は、プロセス制御バルブ３の外部（塩水タンク４）から内部に導入され、再度外部（圧力タンク２）へ向けて延びている。排水ラインＬ５は、プロセス制御バルブ３の外部（圧力タンク２）から内部に導入され、再度外部に向けて延びている。第１補水ラインＬ７は、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１１（後述）と原水タンク６に設けられた第１フロート弁７４（後述）とを接続する。第２補水ラインＬ８は、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１４（後述）と塩水タンク４内に配置された第２フロート弁７５（後述）とを接続する。
【００４２】
原水ラインＬ１は、上流側において、外部の原水供給源（図示せず）に接続され、下流側において、圧力タンク２の底部と連通している。原水ラインＬ１は、原水Ｗ１を圧力タンク本体２１及び原水タンク６に供給する供給路を構成する。原水ラインＬ１には、原水供給源から原水Ｗ１が圧送される。例えば、原水Ｗ１が水道水であれば、水道圧により圧送される。原水ラインＬ１には、原水供給源から圧力タンク２に向けて順に、接続部Ｊ１１、第１接続口１１０、分岐部Ｊ１５、減圧弁７３、合流部Ｊ１６、接続部Ｊ１７、原水用フロースイッチ３２１、接続部Ｊ１２、原水通水弁３１１、接続部Ｊ１３、及び接続部Ｊ１４が設けられている。
【００４３】
原水ラインＬ１の接続部Ｊ１１には、第１補水ラインＬ７の上流側が接続されている。第１接続口１１０については、後述する。原水ラインＬ１は、分岐部Ｊ１５において２つのラインに分岐する。分岐部Ｊ１５において分岐した２つのラインは、合流部Ｊ１６において合流する。分岐した２つのラインには、それぞれ減圧弁７３が設けられている。減圧弁７３は、原水Ｗ１を所定の水圧まで減圧する弁である。減圧弁７３は、原水Ｗ１の流れを一方向に規制する逆止弁を有している。原水ラインＬ１の接続部Ｊ１７には、安全弁４１０が接続されている。安全弁４１０は、原水Ｗ１の水圧や装置二次側からの背圧が所定値以上になった場合に、過剰な圧力を原水ラインＬ１からオーバーフロー管（図示せず）を介して系外に逃がすことにより、圧力タンク２やプロセス制御バルブ３を保護したり、水の逆流を防止したりする弁である。
【００４４】
原水ラインＬ１の接続部Ｊ１２には、バイパスラインＬ６の上流側の端部が接続されている。原水ラインＬ１の接続部Ｊ１３には、排水ラインＬ５の上流側の端部が接続されている。後述するように、原水ラインＬ１において、接続部Ｊ１３よりも下流側は、排水ラインＬ５としても機能する。原水ラインＬ１の接続部Ｊ１４には、第２補水ラインＬ８の上流側の端部が接続されている。
【００４５】
原水用フロースイッチ３２１は、原水ラインＬ１における減圧弁７３と接続部Ｊ１２との間に設けられている。原水用フロースイッチ３２１は、制御部５と電気的に接続されている。原水用フロースイッチ３２１は、原水ラインＬ１において所定の水流を検知すると、検出信号を制御部５に出力する。すなわち、原水用フロースイッチ３２１は、原水ラインＬ１を所定流量の原水Ｗ１が流通したことを検知すると、検出信号を制御部５に出力する。
【００４６】
原水通水弁３１１は、原水ラインＬ１において、接続部Ｊ１２と接続部Ｊ１３との間に設けられている。原水通水弁３１１は、原水ラインＬ１における原水Ｗ１の流通を制御する。原水通水弁３１１は、弁体の駆動部が制御部５と電気的に接続されている。原水通水弁３１１における弁の開閉は、制御部５により制御される。
【００４７】
第１補水ラインＬ７は、上流側において、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１１に接続され、下流側において原水タンク６に接続されている。第１補水ラインＬ７は、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の一部を原水タンク６に供給する供給路を構成する。筐体１００の内部に位置する第１補水ラインＬ７と、筐体１００の外部に位置する第１補水ラインＬ７とは、第２接続口１１１において接続される。第２接続口１１１については、後述する。
【００４８】
軟水ラインＬ２は、一方の端部において、圧力タンク２の蓋部材２２の第２蓋流路２２２と連通し、他方の端部において、需要箇所（図示せず）に接続されている。軟水ラインＬ２は、イオン交換樹脂床２１１により処理されて得られた軟水Ｗ２を需要箇所に供給するための供給路を主として構成する。軟水ラインＬ２には、圧力タンク２から需要箇所に向けて順に、接続部Ｊ２１、軟水通水弁３１３、接続部Ｊ２２及び第３接続口１１２が設けられている。軟水ラインＬ２の接続部Ｊ２１には、塩水ラインＬ４の下流側の端部が接続されている。軟水ラインＬ２において、接続部Ｊ２１よりも圧力タンク２側は、塩水ラインＬ４としても機能する。また、軟水ラインＬ２の接続部Ｊ２２には、バイパスラインＬ６の下流側の端部が接続されている。第３接続口１１２については、後述する。
【００４９】
軟水通水弁３１３は、軟水ラインＬ２において、接続部Ｊ２１と接続部Ｊ２２との間に設けられている。軟水通水弁３１３は、軟水ラインＬ２における軟水Ｗ２の流通を制御する。軟水通水弁３１３は、弁体の駆動部が制御部５と電気的に接続されている。軟水通水弁３１３における弁の開閉は、制御部５により制御される。
【００５０】
塩水ラインＬ４は、上流側において、塩水タンク４のタンク領域４１（後述）に接続され、下流側において軟水ラインＬ２の接続部Ｊ２１に接続されている。塩水ラインＬ４は、イオン交換樹脂床２１１を再生させるための塩水Ｗ４を圧力タンク２に供給するための供給路を構成する。
【００５１】
塩水ラインＬ４には、塩水タンク４から軟水ラインＬ２の接続部Ｊ２１に向けて順に、第２逆止弁７２、塩水弁３１４と、接続部Ｊ４と、が設けられている。第２逆止弁７２は、塩水Ｗ４の流れを、塩水タンク４から圧力タンク本体２１へ流下させる方向へのみ規制する。塩水弁３１４は、塩水ラインＬ４における塩水Ｗ４の流通を制御する。塩水弁３１４は、弁体の駆動部が制御部５と電気的に接続されている。塩水弁３１４における弁の開閉は、制御部５により制御される。
【００５２】
希釈水ラインＬ３は、上流側において、原水タンク６の底部に接続され、下流側において、塩水ラインＬ４の接続部Ｊ４に接続されている。希釈水ラインＬ３は、主として、再生プロセスＳＴ３において塩水Ｗ４を希釈するための原水Ｗを塩水ラインＬ４に供給するため、及び、押出プロセスＳＴ４においてイオン交換樹脂床２１１内の塩水Ｗ４を押し出す原水Ｗ１を、圧力タンク２に供給するための供給路を構成する。希釈水ラインＬ３には、第１逆止弁７１が設けられている。第１逆止弁７１は、原水Ｗ１の流れを、原水タンク６から圧力タンク本体２１へ流下させる方向へのみ規制する。第１逆止弁７１は、第２逆止弁７２と共に逆止弁ボックス４２０（図２参照）に収納されている。逆止弁ボックス４２０は、図２に示すように、プロセス制御バルブ３の筐体に固定されている。
【００５３】
排水ラインＬ５には、上流から下流に向けて順に、接続部Ｊ１３、再生排水弁３１５、排水用フロースイッチ４１２及び第４接続口１１３が設けられている。排水ラインＬ５の一方の端部（下流側の端部）は、大気に開放されており、開放末端部を構成する。また、排水ラインＬ５の他方の端部（上流側の端部）は、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１３に接続されている。排水ラインＬ５は、各種の排水Ｗ５を系外に排水するための排水路を構成する。
【００５４】
排水用フロースイッチ４１２は、排水ラインＬ５におけるプロセス制御バルブ３と第４接続口１１３との間に設けられている。排水用フロースイッチ４１２は、制御部５と電気的に接続されている。排水用フロースイッチ４１２は、排水ラインＬ５において所定の水流を検知すると、検出信号を制御部５に出力する。すなわち、排水用フロースイッチ４１２は、排水ラインＬ５を所定流量の排水Ｗ５が流通したことを検知すると、検出信号を制御部５に出力する。
第４接続口１１３については、後述する。
【００５５】
原水ラインＬ１の下流側は、圧力タンク２の蓋部材２２の第１蓋流路２２１及び集配液管２３１を介して圧力タンク２の底部と連通している。前述したように、原水ラインＬ１において、接続部Ｊ１３よりも下流側は、排水ラインＬ５としても機能する。従って、排水ラインＬ５の他方の端部は、原水ラインＬ１を介して圧力タンク２に接続されており、接続端部を構成する。
【００５６】
再生排水弁３１５は、排水ラインＬ５における接続部Ｊ１３よりも下流側に設けられている。再生排水弁３１５は、排水ラインＬ５における排水Ｗ５又は塩水Ｗ４の流通を制御する。再生排水弁３１５は、弁体の駆動部が制御部５と電気的に接続されている。再生排水弁３１５における弁の開閉は、制御部５により制御される。
【００５７】
バイパスラインＬ６は、上流側において、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１２に接続され、下流側において、軟水ラインＬ２の接続部Ｊ２２に接続されている。バイパスラインＬ６は、再生プロセスＳＴ３等において、圧力タンク２を介さずに需要箇所に原水Ｗ１を供給するための供給路を構成する。
【００５８】
バイパス弁３１２は、バイパスラインＬ６に設けられている。バイパス弁３１２は、バイパスラインＬ６における原水Ｗ１の流通を制御する。バイパス弁３１２は、弁体の駆動部が制御部５と電気的に接続されている。バイパス弁３１２における弁の開閉は、制御部５により制御される。
【００５９】
第２補水ラインＬ８は、一方の端部において、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１４に接続され、他方の端部において、塩水タンク４と連通している。第２補水ラインＬ８は、リンス・プロセスＳＴ５において、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１４から流通する原水Ｗ１を、塩水タンク４に供給する供給路を構成する。
【００６０】
次に、液タンク７０について説明する。液タンク７０は、図２に示すように、塩水タンク４及び原水タンク６を含んで１つのタンクとして構成される。塩水タンク４は、図１に示すように、タンク領域４１と、塩載置部４２と、ネット４３と、を備える。タンク領域４１は、塩水タンク４における塩水Ｗ４の貯留部を構成する。塩載置部４２は、タンク領域４１の内部に配置されている。塩載置部４２の上部には、塩投入口１０５が配置される。この塩投入口１０５を介して、原水Ｗ１に溶解させる塩（塩化ナトリウム、塩化カリウム等）が塩載置部４２に投入される。塩載置部４２の底部には、透水性を有するネット４３が設けられている。塩載置部４２には、原水Ｗ１に溶解させる塩が載置されている。
【００６１】
第２補水ラインＬ８の他方の端部は、塩載置部４２の上部に配置され、塩載置部４２に向けて開放されている。第２補水ラインＬ８から供給された原水Ｗ１は、第２補水ラインＬ８の他方の端部から塩載置部４２に向けて流下する。塩載置部４２に載置された塩は、タンク領域４１に貯留された原水Ｗ１により溶解され、塩水Ｗ４が生成される。
【００６２】
塩水タンク４の底部には、塩水ラインＬ４の上流側の端部が接続されている。再生プロセスＳＴ３において、タンク領域４１の内部に貯留された塩水Ｗ４は、塩水タンク４における液面と排水ラインＬ５の開放末端部との間の水頭圧差により、塩水ラインＬ４を流下する。この塩水Ｗ４は、塩水ラインＬ４の接続部Ｊ４において、希釈水ラインＬ３を流下した原水Ｗ１と混合して希釈される。希釈された塩水Ｗ４は、軟水ラインＬ２の一部を流下して圧力タンク２に供給され、頂部スクリーン２４１からイオン交換樹脂床２１１の頂部に配液される。
【００６３】
更に、塩水タンク４は、液面制御手段としての第２フロート弁７５を備える。第２フロート弁７５は、第２補水ラインＬ８の他方の端部に設けられている。ここで、第２フロート弁７５の構成と動作について簡単に説明する。第２フロート弁７５は、図示しないフロートと、弁体と、原水パイプと、を備える。
【００６４】
フロートは、円筒状の浮力体であり、中心部に原水パイプが貫通している。フロートは、原水パイプに沿って上下方向に移動自在に支持されている。フロートの上部には、磁石が取り付けられている。フロートは、タンク領域４１に貯留された塩水Ｗ４の液面に浮いており、塩水Ｗ４の水位に追従して上下方向に移動する。
【００６５】
弁体は、円柱状の部材であり、原水パイプの内部に形成された擦動空間に収容されている。この擦動空間は、下端部が原水Ｗ１の流入口となる一方で、上端部が原水Ｗ１の流出口となっている。弁体は、擦動空間を上下方向に移動することができ、弁体が流出口に当接することにより、原水Ｗ１の流通が遮断されるようになっている。すなわち、原水Ｗ１の流出口は、弁体に対して弁座として機能する。また、弁体の内部には、磁性体が組み込まれている。
【００６６】
原水パイプは、第２補水ラインＬ８と連通した管路である。原水パイプは、塩水タンク４（タンク領域４１）の内部に略垂直に配置されている。上述したように、原水パイプは、フロートの中心部を貫通している。原水パイプの上部には、逆Ｕ字形の出口管が接続されている。また、出口管の端部は、塩水タンク４の塩載置部４２に向けて開放されている。原水パイプを流通する原水Ｗ１は、塩水タンク４に貯留された塩水Ｗ４と混合せずに、出口管の端部へ導かれる。
【００６７】
上記構成において、塩水タンク４における塩水Ｗ４の液面が所定の水位に達していない場合、第２補水ラインＬ８から供給された原水Ｗ１は、原水パイプから出口管を流通し、塩水タンク４の塩載置部４２に供給される。これにより、塩水タンク４における塩水Ｗ４の液面が上昇する。塩水Ｗ４の液面が上昇すると、液面と共にフロートが上昇する。このとき、フロートの磁石は、弁体の磁性体を吸引するため、原水パイプの擦動空間に収容された弁体も、フロートと共に上昇する。そして、液面が所定の水位まで上昇すると、上昇した弁体が擦動空間の流出口に当接して、管路を閉鎖する。これにより、管路からの原水Ｗ１の供給が停止する。
【００６８】
一方、塩水タンク４における塩水Ｗ４の液面が所定の水位より低くなると、液面と共にフロートが下降する。このとき、フロートの磁石は、弁体の磁性体を吸引するため、原水パイプの擦動空間に収容された弁体も、フロートと共に下降する。そして、液面が所定の水位まで降下すると、下降した弁体が擦動空間の流出口から離反して、管路を開放する。これにより、管路からの原水Ｗ１の供給が開始される。
【００６９】
本実施形態において、塩水タンク４のタンク領域４１に貯留された塩水Ｗ４の液面は、第２フロート弁７５により所定範囲に維持される。このため、塩水タンク４における液面と排水ラインＬ５の開放末端部との間の水頭圧差がほぼ一定となる。
また、塩水タンク４の上部には、オーバーフロー管（図示せず）が取り付けられている。このオーバーフロー管は、第２フロート弁７５の故障等により流路の遮断不良が発生した場合に、溢れた塩水Ｗ４を系外に排出するための設備である。
【００７０】
次に、原水タンク６について説明する。原水タンク６は、液面制御手段としての第１フロート弁７４を備える。第１フロート弁７４は、第１補水ラインＬ７の下流側の端部に連結されている。第１フロート弁７４は、原水タンク６の内部に貯留された原水Ｗ１の液面が所定範囲に維持されるように、原水タンク６の貯水量を制御する。
【００７１】
第１フロート弁７４は、原水タンク６の液面の上下変動に追従した浮玉６１の変位に応じて流路を開閉する弁であり、ボールタップと呼ばれるものである。本実施形態において、原水タンク６の内部に貯留された原水Ｗ１の液面は、第１フロート弁７４により所定範囲に維持される。このため、原水タンク６における液面と排水ラインＬ５の開放末端部との間の水頭圧差がほぼ一定となる。従って、後述する再生プロセスＳＴ３及び押出プロセスＳＴ４において、イオン交換樹脂床２１１を流通する原水Ｗ１又は塩水Ｗ４の線速度を一定に維持することができる。ここで、原水Ｗ１又は塩水Ｗ４の線速度とは、原水Ｗ１又は塩水Ｗ４の流量をイオン交換樹脂床２１１の横断面積で除したものである。
【００７２】
なお、上述した第１フロート弁７４の構成及び動作は、一般的なボールタップに基づくが、一例を示したものであり、この例に限定されない。また、原水タンク６の上部には、オーバーフロー管（図示せず）が取り付けられている。このオーバーフロー管は、第１フロート弁７４の故障等により流路の遮断不良が発生した場合に、溢れた原水Ｗ１を系外に排出するための設備である。
【００７３】
次に、硬水軟化装置１の筐体１００及び流通配管群４００について図２を参照しながら説明する。
筐体１００は、ベース部１０１と、胴部１０２と、上部パネル部１０３と、トップパネル部１０４と、を備える。ベース部１０１は、筐体１００の底部を構成する。ベース部１０１には、圧力タンク２や後述の流通配管群４００等の各種部材が設置される。胴部１０２は、筐体１００の側面部を構成し、ベース部１０１から上方に延びている。胴部１０２は、硬水軟化装置１の各構成部材の側面を覆うように筒状に構成される。胴部１０２は、前面パネルと側背面パネルに分割されており、図２は、前面パネルを取り外した状態を示している。胴部１０２には、第１接続口１１０、第２接続口１１１、第３接続口１１２及び第４接続口１１３が設けられている。
【００７４】
第１接続口１１０は、後述の原水ライン用第２配管４０２の上流側の端部に配置される。第１接続口１１０は、筐体１００の外部において原水ラインＬ１を形成する配管（図示せず）と接続可能に構成される。第２接続口１１１は、筐体１００の内部において第１補水ラインＬ７を形成する配管（図示せず）の上流側の端部に配置される。第２接続口１１１は、筐体１００の外部において第１補水ラインＬ７を形成する配管（図示せず）と接続可能に構成される。第３接続口１１２は、後述の軟水ライン用第２配管４０４の下流側の端部に配置される。第３接続口１１２は、筐体１００の外部において軟水ラインＬ２を形成する配管（図示せず）と接続可能に構成される。第４接続口１１３は、後述の排水ライン用配管４０７の下流側の端部に配置される。第４接続口１１３は、筐体１００の外部において排水ラインＬ５を形成する配管（図示せず）と接続可能に構成される。
【００７５】
上部パネル部１０３は、胴部１０２の上部に配置される。上部パネル部１０３は、硬水軟化装置１の塩投入口１０５及び図示しない操作部（制御盤）を有する。
トップパネル部１０４は、上部パネル部１０３の上面に配置され、上部パネル部１０３に対して開閉可能に構成される。
【００７６】
流通配管群４００は、流通ライン群のうち、蓋部材２２の外部に配置される複数のラインを意味する。流通配管群４００は、原水ライン用第１配管４０１と、原水ライン用第２配管４０２と、軟水ライン用第１配管４０３と、軟水ライン用第２配管４０４と、希釈水ライン用配管４０５と、塩水ライン用配管４０６と、排水ライン用配管４０７と、補水ライン用配管４０８と、を備える。
【００７７】
原水ライン用第１配管４０１は、蓋部材２２の外部に配置される原水ラインＬ１を形成する配管であり、蓋部材２２の第１蓋流路２２１（図３参照）とプロセス制御バルブ３とを接続する。原水ライン用第２配管４０２は、蓋部材２２の外部に配置される原水ラインＬ１を形成する配管であり、筐体１００の第１接続口１１０とプロセス制御バルブ３とを接続する。つまり、原水ライン用第２配管４０２は、プロセス制御バルブ３及び原水ライン用第１配管４０１を介して間接的に蓋部材２２の第１蓋流路２２１と接続されている。原水ライン用第２配管４０２は、２つのラインに分岐しており、それぞれのラインには減圧弁７３が設けられている。
これらの原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２は、曲げ加工が容易な銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成される。
【００７８】
軟水ライン用第１配管４０３は、蓋部材２２の外部に配置される軟水ラインＬ２を形成する配管であり、蓋部材２２の第２蓋流路２２２（図３参照）とプロセス制御バルブ３とを接続する。軟水ライン用第２配管４０４は、蓋部材２２の外部に配置される軟水ラインＬ２を形成する配管であり、筐体１００の第３接続口１１２とプロセス制御バルブ３とを接続する。つまり、軟水ライン用第２配管４０４は、プロセス制御バルブ３及び軟水ライン用第１配管４０３を介して間接的に蓋部材２２の第２蓋流路２２２と接続されている。
【００７９】
これらの軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４は、その内面が銅及び銅合金を除く群より選ばれた１種以上の材料により形成される。例えば、軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４には、塩化ビニル樹脂、ステンレス等により形成された配管を用いたり、その他の材料（銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料）により形成された配管の内面にニッケルメッキを施した配管を用いたりすることができる。
【００８０】
希釈水ライン用配管４０５は、希釈水ラインＬ３を形成する配管であり、原水タンク６（液タンク７０）とプロセス制御バルブ３とを接続する。希釈水ライン用配管４０５は、逆止弁ボックス４２０（第１逆止弁７１）を介してプロセス制御バルブ３に接続される。塩水ライン用配管４０６は、塩水ラインＬ４を形成する配管であり、塩水タンク４（液タンク７０）とプロセス制御バルブ３とを接続する。塩水ライン用配管４０６は、逆止弁ボックス４２０（第２逆止弁７２）を介してプロセス制御バルブ３に接続される。
希釈水ライン用配管４０５は、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成された配管を用いることができる。一方、塩水ライン用配管４０６は、塩水Ｗ４に対する耐腐食性を考慮して、合成樹脂材料で形成された配管を用いるのが望ましい。
【００８１】
排水ライン用配管４０７は、排水ラインＬ５を形成する配管であり、筐体１００の第４接続口１１３とプロセス制御バルブ３とを接続する。排水ライン用配管４０７には、排水用フロースイッチ４１２が設けられている。
補水ライン用配管４０８は、第２補水ラインＬ８を形成する配管であり、塩水タンク４（液タンク７０）と原水ライン用第１配管４０１とを接続する。
排水ライン用配管４０７は、塩水Ｗ４に対する耐腐食性を考慮して、合成樹脂材料で形成された配管を用いるのが望ましい。一方、補水ライン用配管４０８は、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成された配管を用いることができる。
【００８２】
以上のように構成される流通配管群４００は、ベース部１０１の上方、圧力タンク２の側方、液タンク７０の下方及び胴部１０２で囲まれる空間に、主として配置されている。また、この空間において、プロセス制御バルブ３は、圧力タンク２の側方であって圧力タンク２の近傍に配置されている。
【００８３】
次に、制御部５について説明する。制御部５は、水処理プロセスＳＴ１〜リンス・プロセスＳＴ５を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ３を制御する。制御部５は、図示しないメモリと、演算部としてのＣＰＵと、を備える。
【００８４】
メモリは、後述する水処理プロセスＳＴ１、呼び水プロセスＳＴ２、再生プロセスＳＴ３、押出プロセスＳＴ４、及びリンス・プロセスＳＴ５の各プロセスの処理手順に関するデータ等を記憶する。
【００８５】
ＣＰＵは、原水用フロースイッチ３２１から出力された検出信号（原水ラインＬ１を所定量の原水Ｗ１が流通したことを検知したときに出力される信号）やタイマ等の情報に基づいて、硬水軟化装置１で実行すべき処理を設定する。そして、ＣＰＵは、メモリに記憶された各プロセスの処理手順に関するデータに基づいて、所定の弁開閉信号をプロセス制御バルブ３に出力する。なお、プロセス制御バルブ３を構成する各弁３１１〜３１５の開閉は、弁駆動回路（図示せず）により制御される。弁駆動回路は、ＣＰＵにより出力された弁開閉信号に基づいて、原水通水弁３１１、軟水通水弁３１３、バイパス弁３１２、塩水弁３１４、及び再生排水弁３１５における弁の開閉を制御する。以下の説明において、弁を開くことを「開状態」といい、弁を閉じることを「閉状態」という。
【００８６】
上記構成のように構成された硬水軟化装置１において、制御部５は、プロセス制御バルブ３の流路を切り換えることにより、図４に示す以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ５を順次実施する。
（ＳＴ１）原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１に対して下から上へ通過させる水処理プロセス（水軟化プロセス）
（ＳＴ２）原水Ｗ１を排水ラインＬ５から強制排水して、排水ラインＬ５の内部に滞留しているエアを排出する（エア抜きする）と共に、排水ラインＬ５に溜まったゴミ等を除去することにより、再生不良を防止する呼び水プロセス
（ＳＴ３）再生液としての塩水Ｗ４をイオン交換樹脂床２１１に対して上から下へ通過させる再生プロセス
（ＳＴ４）押出水としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１に対して上から下へ通過させる押出プロセス
（ＳＴ５）濯ぎ水としての原水Ｗ１をイオン交換樹脂床２１１に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
【００８７】
プロセス制御バルブ３における各弁３１１〜３１５の開閉は、図５に示すように、プロセスＳＴ１〜ＳＴ５毎に、制御部５により制御される。その結果、圧力タンク２の内部は、プロセスＳＴ１〜ＳＴ５毎に、流体の流れが生成される状態か、或いは、流体の流れが生成されない状態となる。
【００８８】
次に、本実施形態における硬水軟化装置１の運転方法（動作）について詳細に説明する。なお、水処理プロセスＳＴ１を除く各プロセスＳＴ２〜ＳＴ５においては、バイパス弁３１２が開状態となっている。そのため、原水ラインＬ１の接続部Ｊ１１よりも下流側を流通する過剰な原水Ｗ１は、接続部Ｊ１２からバイパスラインＬ６へ流通し、接続部Ｊ２２及び軟水ラインＬ２を介して、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。
【００８９】
〔水処理プロセスＳＴ１〕
制御部５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１５は、図５のＳＴ１に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水Ｗ１は、原水ラインＬ１を介して、圧力タンク本体２１の内部に供給され、底部スクリーン２４２から配水される。底部スクリーン２４２から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過する。その過程において、原水Ｗ１の硬度成分は、ナトリウムイオン（又は、カリウムイオン）へ置換され、原水Ｗ１は軟水化される。
【００９０】
イオン交換樹脂床２１１を通過した処理水（軟水Ｗ２）は、圧力タンク２の頂部で頂部スクリーン２４１へ集水される。その後、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２を介して、軟水Ｗ２の需要箇所へ供給される。そして、所定量の軟水Ｗ２を採取することにより、イオン交換樹脂床２１１が硬度成分を置換できなくなると、制御部５は、呼び水プロセスＳＴ２以降のプロセスを実施する。
【００９１】
〔呼び水プロセスＳＴ２〕
制御部５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１５は、図５のＳＴ２に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインＬ１を流れる原水Ｗ１は、原水ラインＬ１から接続部Ｊ１２及びＪ１３を経て排水ラインＬ５を流通し、排水Ｗ５として排水ラインＬ５の開放末端部から系外に排出される。
【００９２】
〔再生プロセスＳＴ３〕
制御部５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１５は、図５のＳＴ３に示す開閉状態に設定される。その結果、塩水タンク４の内部に貯留された塩水Ｗ４は、塩水タンク４の液面と排水ラインＬ５の開放末端部との水頭圧差により、塩水ラインＬ４を介して流下する。同時に、原水タンク６の内部に貯留された原水Ｗ１は、原水タンク６の液面と排水ラインＬ５の開放末端部との水頭圧差により、希釈水ラインＬ３を介して流下する。各ラインを流下した塩水Ｗ４と原水Ｗ１とは、塩水ラインＬ４の接続部Ｊ４で混合され、所定濃度（約１０重量％）の塩水Ｗ４となる。この塩水Ｗ４は、塩水ラインＬ４を介して、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配液され、圧力タンク本体２１の内部を下降流で通過する。その過程において、塩水Ｗ４は、イオン交換樹脂床２１１を再生する。使用済みの塩水Ｗ４は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集液され、排水ラインＬ５を介して系外に排水される。この再生プロセスＳＴ３は、所定時間実行され、所定量の塩水Ｗ４を供給することにより完了する。
【００９３】
〔押出プロセスＳＴ４〕
制御部５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１５は、図５のＳＴ４に示す開閉状態に設定される。その結果、塩水Ｗ４が塩水ラインＬ４を介して流下しなくなり、原水タンク６の内部に貯留された原水Ｗ１のみが希釈水ラインＬ３及び塩水ラインＬ４を介して流下する。流下した原水Ｗ１は、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配水され、圧力タンク本体２１の内部を下降流で通過する。その過程において、原水Ｗ１は、先行して供給された塩水Ｗ４を押し出しながら、引き続き、イオン交換樹脂床２１１を再生する。使用済みの塩水Ｗ４及び原水Ｗ１は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集水され、排水ラインＬ５を介して系外に排水される。この押出プロセスＳＴ４は、所定時間実行され、所定量の原水Ｗ１を供給して塩水Ｗ４を押し出すことにより完了する。
【００９４】
〔リンス・プロセスＳＴ５〕
制御部５からの指令信号により、プロセス制御バルブ３の各弁３１１〜３１５は、図５のＳＴ５に示す開閉状態に設定される。その結果、軟水通水弁３１３及びバイパス弁３１２が開状態になり、原水ラインＬ１には、原水供給源から原水Ｗ１が圧送される。この原水Ｗ１は、原水ラインＬ１、接続部Ｊ１２、バイパスラインＬ６、接続部Ｊ２２、軟水ラインＬ２を介して、圧力タンク２へ流通する。そして、原水Ｗ１は、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配水され、圧力タンク本体２１の内部を下降流で通過する。その過程において、原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１の内部に残留する塩水Ｗ４を洗い流しながら、イオン交換樹脂床２１１をリンスする。使用済みの原水Ｗ１は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集水され、排水ラインＬ５を介して系外に排水される。このリンス・プロセスＳＴ５は、原水用フロースイッチ３２１及び／又は排水用フロースイッチ４１２による水流有りの積算検知時間が所定時間に達するまで実行され、所定量の原水Ｗ１を供給することにより完了する。
【００９５】
また、リンス・プロセスＳＴ５において、原水供給源から圧送された原水Ｗ１の一部は、原水ラインＬ１、接続部Ｊ１４、及び第２補水ラインＬ８を介して、塩水タンク４へ供給される。これにより、次回の再生プロセスＳＴ３で使用する塩水Ｗ４が調製される。
【００９６】
このように、リンス・プロセスＳＴ５においては、外部の原水供給源から圧送された原水Ｗ１が圧力タンク２へ流通する。従って、圧力タンク２への単位時間当たりの原水供給量は、押出プロセスＳＴ４の場合よりも大きくなる。このため、イオン交換樹脂床２１１の内部に残留する塩水Ｗ４は、速やかに洗い流される。制御部５は、リンス・プロセスＳＴ５が終了すると、プロセス制御バルブ３を水処理プロセスＳＴ１の状態に復帰させる。
【００９７】
なお、呼び水プロセスＳＴ２〜リンス・プロセスＳＴ５においては、バイパス弁３１２が開状態となっている。このため、ユーザが軟水Ｗ２の需要箇所で蛇口等を開くと、バイパスラインＬ６を介して原水Ｗ１が供給される。このように、本実施形態の硬水軟化装置１では、一連の再生作動の実行時において、ユーザに原水Ｗ１を供給することができる（原水供給状態）。
【００９８】
上述した本実施形態の硬水軟化装置１によれば、例えば、以下のような各効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置１は、圧力タンク２と、第１蓋流路２２１及び第２蓋流路２２２を有する蓋部材２２と、第１蓋流路２２１及び第２蓋流路２２２に接続される流通配管群４００と、圧力タンク２の側方に配置され、流通配管群４００を介して圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造する水処理プロセスの水の流れ；流通配管群４００を介して圧力タンク２に塩水Ｗ４を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生プロセスの塩水Ｗ４の流れを切り換え可能なプロセス制御バルブ３と、蓋部材２２の上方に近接して配置され、塩水Ｗ４が貯留される塩水タンク４と、を備える。
【００９９】
そのため、蓋部材２２の上部と塩水タンク４（液タンク７０）の底部との間に、プロセス制御バルブ３を配置する必要がなくなり、塩水タンク４（液タンク７０）の底部と圧力タンク２の上部とを接近させて配置することができる。従って、筐体１００において、塩水タンク４（液タンク７０）を従来よりも下方に配置することができ、塩投入口１０５の配置位置が高くなることを抑制することができる。
【０１００】
また、プロセス制御バルブ３は、原水ラインＬ１、軟水ラインＬ２、希釈水ラインＬ３、塩水ラインＬ４及び排水ラインＬ５等の一部と複数の弁３１１〜３１５とが内蔵されるユニットにより構成される。そのため、各種流体の流通を制御する機能を一箇所に集約することができ、プロセス制御バルブ３をコンパクトに形成することができる。
【０１０１】
また、圧力タンク２の圧力タンク本体２１には、開口部２１ａ近傍において雌ねじ部３１を有する口金３０がインサート成形されており、蓋部材２２は、雌ねじ部３１に螺合可能な雄ねじ部２２５を有する。
そのため、圧力タンク２の開口部２１ａ近傍に、必要な雌ねじ部３１を一体的に形成することができると共に、口金３０の雌ねじ部３１に蓋部材２２の雄ねじ部２２５を螺合させることにより、開口部２１ａを蓋部材２２で容易に閉鎖することができる。
【０１０２】
また、流通ライン群のうち、軟水Ｗ２が流通する軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４は、その内面が銅及び銅合金を除く群より選ばれた１種以上の材料により形成される。そのため、軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４を流通する軟水Ｗ２中に銅イオンが溶出することを抑制することができ、いわゆる青水が発生することを抑制することができる。
【０１０３】
また、蓋部材２２の外部に配置される流通ライン群のうち、原水Ｗ１が流通する原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２は、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成される。そのため、原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２の曲げ加工が容易になり、狭い空間での配管施工を短時間で行うことができる。
【０１０４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。前述の実施形態では、プロセス制御バルブ３は、原水ラインＬ１や軟水ラインＬ２等の一部及び複数の弁３１１〜３１５等が内蔵されるユニットにより構成されるものとして説明したが、これに制限されない。
例えば、プロセス制御バルブ３は、複数のバルブ（例えば、汎用のモータバルブ等）それぞれが分離して配置されることにより構成されてもよい。この構成によれば、各種のラインに複数の汎用バルブを用いてプロセス制御バルブ３を形成することができる。
【０１０５】
また、前述の実施形態では、軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４は、その内面が銅及び銅合金を除く群より選ばれた１種以上の材料により形成されるものとして説明し、原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２は、銅及び銅合金からなる群より選ばれた１種以上の材料により形成されるものとして説明したが、これに制限されない。例えば、軟水ライン用第１配管４０３、軟水ライン用第２配管４０４、原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２は、ステンレス材料又は合成樹脂材料で形成されるフレキシブル管よりなるものであってもよい。
【０１０６】
この構成によれば、軟水ライン用第１配管４０３及び軟水ライン用第２配管４０４を流通する軟水Ｗ２中に銅イオンが溶出することを防止することができると共に、軟水ライン用第１配管４０３、軟水ライン用第２配管４０４、原水ライン用第１配管４０１及び原水ライン用第２配管４０２の曲げ施工が容易になり、狭い空間での配管施工を短時間で行うことができる。
【０１０７】
前述の実施形態では、本発明のイオン交換装置を硬水軟化装置に適用した例について説明したが、本発明の適用はこれに制限されない。例えば、硬水軟化装置におけるイオン交換樹脂のイオン交換樹脂を、陽イオン交換樹脂から陰イオン交換樹脂へ置換すれば、硝酸性窒素除去装置として使用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１  硬水軟化装置（イオン交換装置）
２  圧力タンク
３  プロセス制御バルブ（バルブ手段）
４  塩水タンク（再生液タンク）
２１ａ  開口部
２２  蓋部材
３０  口金
３１  雌ねじ部（第１ねじ部）
２１１  イオン交換樹脂床
２２１  第１蓋流路（流路）
２２２  第２蓋流路（流路）
２２５  雄ねじ部（第２ねじ部）
２３１  集配液管（流通ライン群）
４００  流通配管群（流通ライン群）
４０１  原水ライン用第１配管（流通ライン群）
４０２  原水ライン用第２配管（流通ライン群）
４０３  軟水ライン用第１配管（流通ライン群）
４０４  軟水ライン用第２配管（流通ライン群）
４０６  塩水ライン用配管（流通ライン群）
【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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