(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換体の再生に用いる食塩水を調製する装置であって、貯水槽と、該貯水槽内空間を上下に隔成し、上面上に食塩が配置される、透水可能な板体からなる隔壁と、前記貯水槽内の前記隔壁よりも上位の部位に設けられた上下方向に延びる筒状の部材からなり、前記隔壁以上の水位において該水位の水面を常時大気開放する水面大気開放手段と、前記貯水槽内に設けられ、該貯水槽内に食塩水調製用原水を導入し、該貯水槽内で調製された食塩水を導出するための、上下方向に延びる導入出路と、該導入出路内と前記貯水槽外との間にわたって設けられ、前記貯水槽外から食塩水調製用原水を前記導入出路内を介して前記貯水槽内に導入し、該貯水槽内で調製された食塩水を前記導入出路内を介して前記貯水槽外に導出する導入出パイプとを備えたことを特徴とする食塩水調製装置。
【請求項２】
前記水面大気開放手段が前記導入出路周りに設けられている、請求項１の食塩水調製装置。
【請求項３】
前記導入出路内に水位検知手段が設けられている、請求項１または２の食塩水調製装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の食塩水調製装置を有するイオン交換装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の食塩水調製装置を有する硬水軟化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換体の再生に用いる食塩水を調製する装置に関し、とくに硬水軟化装置等のイオン交換装置に用いて最適な食塩水調製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種産業分野において、たとえば、ボイラー洗浄用や、純水製造システムの一部として硬水軟化装置が使用されている。硬水軟化装置は、原水中の硬度成分を除去して軟水を得るもので、一般にイオン交換体（とくに、イオン交換樹脂）を充填したイオン交換装置を備えている。このような硬水軟化装置において、イオン交換体を再生するには、通常、食塩水が用いられる。定期的に、あるいは必要に応じてイオン交換体を再生するためには、再生用の食塩水を調製して準備しておかなければならないが、硬水軟化装置をシステムとして構成する場合には、イオン交換装置に加えて、食塩水調製装置もそのシステムに組み込む場合が多い。
【０００３】
従来の食塩水調製装置は、たとえば図５、図６に示すように構成されている。図において、１０１は貯水槽を示しており、貯水槽１０１内には、該貯水槽内空間を上下に隔成する透水可能な隔壁１０２が設けられている。この隔壁１０２上に食塩１０３が配置され、集水筒１０４内を通して送られてきた原水が、その水面が隔壁１０２よりも上位になるように水張りされ、食塩１０３が溶解されて食塩水が調製されるようになっている。隔壁１０２上には、常に多めの食塩１０３が配置され、隔壁１０２下には自然に飽和食塩水が調製されるようになっている。集水筒１０４には、大気開放されたオーバーフローポート１０５が接続されており、集水筒１０４内の水面が高くなりすぎないように配慮されている。また、貯水槽１０１内と連通している集水筒１０４内の水面を検知したり、所定の水位になったときに原水の供給を止めるために、集水筒１０４内には、フロート式の水面検知手段１０６や水面検知兼バルブ手段が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造の食塩水調製装置においては、隔壁１０２上にはその全面にわたって食塩１０３が配置されるため、隔壁１０２上の全面にわたって食塩１０３の溶解動作が生じる。また、張り込まれた水は毛細管現象等により食塩１０３に吸水されるが、この吸水も隔壁１０２上の全面にわたって生じる。このような食塩１０３の溶解動作や食塩１０３への吸水が、食塩水の調製毎に繰り返し行われることになるが、吸水した食塩１０３が、次の水張りまでに固まってしまうことがある。固まった食塩１０３が、隔壁１０２の上面を完全に閉塞したり、隔壁１０２を極めて通気性の悪い状態にまで閉塞したりすると、次の水張り時には、貯水槽１０１内の上方空間が実質的に塞がれた状態になる。一方、集水筒１０４内はオーバーフローポート１０５を介して大気開放されているので、集水筒１０４内のみに優先的に水張りされることになり、貯水槽１０１内の隔壁１０２の下方部分の水位が隔壁１０２の高さに達しないうちに、集水筒１０４内のフロート式の水面検知手段１０６や水面検知兼バルブ手段が作動してしまうことになる。この作動が生じると、その段階で水張り（給水）が停止されるので、結局、所定の食塩水の調製が行われないという不都合を招く。
【０００５】
このような不都合を回避するためには、その都度固まった食塩を手でほぐして閉塞を防ぐ等の作業が必要になる。これでは安定して食塩水を調製することができないばかりか、食塩水の調製を自動的に行うことは不可能になる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような不都合の発生を、簡単な構成の付加で確実に防止し、毎回安定して所望の食塩水を円滑に調製できるようにするとともに、食塩水の調製を容易に自動化できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る食塩水調製装置は、イオン交換体の再生に用いる食塩水を調製する装置であって、貯水槽と、該貯水槽内空間を上下に隔成し、上面上に食塩が配置される、透水可能な板体からなる隔壁と、前記貯水槽内の前記隔壁よりも上位の部位に設けられた上下方向に延びる筒状の部材からなり、前記隔壁以上の水位において該水位の水面を常時大気開放する水面大気開放手段と、前記貯水槽内に設けられ、該貯水槽内に食塩水調製用原水を導入し、該貯水槽内で調製された食塩水を導出するための、上下方向に延びる導入出路と、該導入出路内と前記貯水槽外との間にわたって設けられ、前記貯水槽外から食塩水調製用原水を前記導入出路内を介して前記貯水槽内に導入し、該貯水槽内で調製された食塩水を前記導入出路内を介して前記貯水槽外に導出する導入出パイプとを備えたことを特徴とするものからなる。
【０００８】
上記貯水槽内には、該貯水槽内に食塩水調製用原水を導入し、調製された食塩水を導出する、上下方向に延びる導入出路、たとえば前述の如き集水筒からなる導入出路を設けることができる。
【０００９】
水面大気開放手段の構成としては、水張りされる原水の水位を障害なく隔壁以上の水位にまで高めることができるよう、隔壁以上の水位において該水位の水面を常時大気開放できる手段であればとくに限定されず、その設置場所もとくに限定されない。したがって、たとえば、単に上記導入出路周りの隔壁よりも上位の部位に上下方向に延びる筒状の部材を設け、該筒状部材の内側には食塩を配置しないようにしておくだけで、容易に水面大気開放手段を構成できる。
【００１０】
このような食塩水調製装置においては、水面大気開放手段を設けることにより、水張りされる際の水面の一部、つまり、水面大気開放手段部分の水面が、意図的にあるいは強制的に、確実に常時大気に開放されるので、貯水槽の内部上方空間（隔壁よりも下位部分の空間）が閉塞されることはなくなる。したがって、たとえ食塩が載せられている隔壁部分が食塩の固化により閉塞あるいはそれに近い状態になったとしても、水張りされつつある原水の水面は問題なく上昇でき、該水面は確実にかつ自然に隔壁よりも上位に到達し、隔壁上の食塩が溶解されて所定の食塩水が調製される。
【００１１】
そして、隔壁上の食塩が固まっているか否かにかかわらず、毎回確実に隔壁上まで水張りされるので、フロート式の水位検知手段等と組み合わせることにより、食塩水の調製を容易に自動化できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る食塩水調製装置の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の一実施態様に係る食塩水調製装置を示しており、図４は、この食塩水調製装置を硬水軟化装置に組み込んだシステムの構成例を示している。図１および図２において、１は食塩水調製装置を示しており、食塩水調製装置１は、貯水槽２と、貯水槽２内の比較的上位の位置に設けられ、貯水槽２内空間を上下に隔成する隔壁３とを有している。隔壁３は、透水可能な板体、たとえば、多孔板や金網からなり、その上面上に食塩４が配置される。
【００１３】
貯水槽２内には、該貯水槽２内に食塩水調製用原水を導入し、貯水槽２内で調製された食塩水を導出するための、上下方向に延びる導入出路としての集水筒５が設けられている。そして、導入出路としての集水筒５内に、図示の如く導入出路内と前記貯水槽外との間にわたって設けられ、原水を導入し食塩水を導出する導入出パイプ６が設けられており、この導入出パイプ６に、フロート式の水位検知手段、とくに、水面検知兼バルブ手段７が配置されている。水面検知兼バルブ手段７は、たとえば図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、フロート８と上下バルブ９、１０とを備えており、集水筒５内の水面が上昇してきた場合にはフロート８が上昇し、所定の水位に達したときに上側バルブ９で給水路を自動的に閉じ（Ａ）、食塩水を導出する際に集水筒５内の水面が下降してきた場合にはフロート８が下降し、所定の水位に達したときに下側バルブ１０で排水路を自動的に閉じることができるようになっている（Ｂ）。ただし、この水面検知兼バルブ手段７については、他の構造、たとえば、水面検知手段とバルブ手段を分離し、水面検知手段からの信号に基づいてバルブ手段を作動させるようにしてもよい。また、集水筒５および導入出パイプ６についても、図示の構造に限定されるものではなく、任意の構造を採用し得る。
【００１４】
集水筒５には、大気開放された、あるいは、適当な排水路または回収路に接続されたオーバーフローポート１１が接続されている。このオーバーフローポート１１は、集水筒５内の水面が高くなりすぎないように設けられたもので、とくに必要のない場合には設けなくてもよい。
【００１５】
高さ方向に隔壁３以上の部分に、該隔壁３以上の水位において該水位の水面を常時大気開放する水面大気開放手段１２が設けられる。本実施態様においては、水面大気開放手段１２は、集水筒５周りに設けられた筒状部材から構成されており、筒状部材１２は、上方に向けて大気開放された状態で隔壁３上に載置されている。筒状部材１２は隔壁３や集水筒５、さらには貯水槽２の内壁に対して固定してもよいが、集水筒５周りに設けることにより、単に隔壁３上に載置しておくだけでもずれたり、倒れたりすることはない。
【００１６】
この水面大気開放手段としての筒状部材１２内には、食塩は配置されず、該筒状部材１２は、該筒状部材１２よりも下位の水面および該筒状部材１２内の水面を、常時、意図的にあるいは強制的に大気開放する。本実施態様では、筒状部材１２が隔壁３上に載置されているため、筒状部材１２よりも下位の水面は隔壁３を通して大気開放されることになるが、この筒状部材１２の位置には、隔壁３がなくてもよい。また、水面大気開放手段は、図示のような筒状部材１２以外の部材や機構から構成してもよく、配設位置や大きさについても、実質的に任意に設定できる。すなわち、貯水槽２内に、固まった食塩に閉塞されることなく、常時大気開放される水面を形成できればよい。
【００１７】
このように構成された食塩水調製装置１においては、導入出パイプ６を介して原水が貯水槽２内に導入され、水張りされる。貯水槽２内の水面は原水の導入に伴って上昇していくが、水面大気開放手段としての筒状部材１２により、常時、確実に大気開放されているので、貯水槽２内の隔壁３よりも下位の空間が閉塞されることはなく、水面は自然に隔壁３の高さに到達し、続いて隔壁３よりも高くなる。この過程では、貯水槽２内と集水筒５内は連通しているので、集水筒５内の水面も同時に上昇し、フロート８が上昇し、所定の水位に達したときに上側バルブ９で給水路（導入出パイプ６）が自動的に閉じられる。
【００１８】
隔壁３上には食塩４が配置されているので、隔壁３上まで水面が上昇された導入水に食塩４の一部が溶解し、やがて飽和食塩水が自然に調製される。調製された食塩水は、イオン交換体の再生のために、必要なタイミングに応じて、導入出パイプ６を介してイオン交換体を充填した装置へと送られる。このとき、貯水槽２内の水面は、食塩水導出に伴って下降していき、連通している集水筒５内の水面も同時に下降していく。それに伴って、フロート８が下降し、所定の水位に達したときに下側バルブ１０で排水路（導入出パイプ６）が自動的に閉じられる。
【００１９】
このような動作がイオン交換体の再生毎に繰り返されるが、ある食塩水導出から次の原水導入を行う際、水面大気開放手段としての筒状部材１２の内部には食塩４は存在しないので、該筒状部材１２を介して、貯水槽２内に導入される原水の水面は常時大気開放される。したがって、隔壁３上の食塩４がたとえ固まっていたとしても、原水の水面の上方空間が閉塞されることはなく、原水の水面は問題なく隔壁３上まで上昇する。そして、上記の如く、所望の飽和食塩水が自然に調製される。したがって、従来のように、固まった食塩を手でほぐす等の作業は全く不要になる。
【００２０】
食塩水の調製が毎回問題なく円滑に行われるので、原水の導入、食塩水の導出さえ自動化すれば、食塩水調製装置全体の自動化は容易に達成される。食塩４の補給に関しては、定期的に多めの食塩４を補給しさえすれば全く問題は生じない。ただし、食塩の補給についても容易に自動化可能である。
【００２１】
このような食塩水調製装置１は、システムとして構成されたイオン交換装置、とくに硬水軟化装置に用いて好適なものである。たとえば図４に硬水軟化装置のシステムの一例を示すように、原水供給手段２１からイオン交換体を充填したイオン交換装置２２への原水供給ライン２３に、適当な切替え弁手段２４を介して食塩水調製装置１を接続し、食塩水調製装置１に原水を供給して上述の如く自動的に食塩水を調製する。調製された食塩水は、切替え弁手段２４を介してイオン交換装置２２に送られ、イオン交換体の再生に供される。再生後には、再び切替え弁手段２４をもとの状態に戻すことにより、原水供給ライン２３を通して送られてくる原水を、イオン交換装置２２により軟化させ、生成された軟水２５を取り出すことができる。
【００２２】
本発明に係る食塩水調製装置は、硬水軟化装置以外にも、イオン交換体の再生に用いる食塩水が要求されるあらゆる装置、用途に適用できることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る食塩水調製装置によれば、簡単な構造の水面大気開放手段を設けることにより、隔壁上に配置される食塩の固まりに起因する不都合の発生を完全に防止でき、毎回安定して円滑に所望の食塩水を調製することができる。また、繰り返し食塩水を調製するに際し、全く問題が生じないので、原水導入から食塩水導出までの一連の動作を容易に自動化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る食塩水調製装置の概略縦断面図である。
【図２】図１の装置の概略平面図である。
【図３】図１の装置における水面検知兼バルブ手段の作動を示す概略構成図である。
【図４】図１の食塩水調製装置を組み込んだ硬水軟化装置のシステム例を示す機器系統図である。
【図５】従来の食塩水調製装置の概略縦断面図である。
【図６】図５の装置の概略平面図である。
【符号の説明】
１  食塩水調製装置
２  貯水槽
３  隔壁
４  食塩
５  導入出路としての集水筒
６  導入出パイプ
７  水面検知兼バルブ手段
８  フロート
９  上側バルブ
１０  下側バルブ
１１  オーバーフローポート
１２  水面大気開放手段としての筒状部材
２１  原水供給手段
２２  イオン交換装置
２３  原水供給ライン
２４  切替え弁手段
２５  軟水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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