(57)【要約】【課題】本願発明は、上部から上水道水を注入して下部から排出する方式であっても、再生サイクルが比較的長い簡易型の軟水生成器を提供する。【解決手段】円筒状の本体容器内に多数の貫通孔を貫設した内底板を設置し、該内底板から所定の間隔で複数の細径丸棒を立設し、該本体容器内の上部の中心部に開口する送水管を具えるとともに、該二重底内に排出口を貫設し、該複数の細径丸棒を埋没させるようにイオン交換樹脂を充填し、該送水管からイオン交換樹脂上に散水された上水道水が該細径丸棒によりイオン交換樹脂間に隈なく行き渡ってイオン交換され、イオン交換後の処理水が該排出口から排出されるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面が略円形または略正多角形の密閉空間に外底板および内底板からなる二重底を有する本体容器と、
前記本体容器内の上部の中心部に開口する送水管と、
前記内底板から所定の間隔で立設される複数の細径丸棒と、
前記二重底内と外部とを連通する排出口と、からなり、
前記内底板には複数の貫通孔が貫設され、
前記内底板上の前記本体容器内には前記送水管の開口部レベル以下にイオン交換樹脂が収納される、ことを特徴とする流下式軟水生成器。
【請求項２】
前記細径丸棒の立設高さは前記送水管の開口部分のレベル以下であって、少なくとも高さの異なる２種類の該細径丸棒が立設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の流下式軟水生成器。
【請求項３】
前記細径丸棒の直径は略６ｍｍ〜８ｍｍであって、該細径丸棒の立設間隔は該細径丸棒の直径の略３倍〜６倍である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流下式軟水生成器。
【請求項４】
前記送水管は前記本体容器の頂部から進入し該本体容器の上部で開口する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流下式軟水生成器。
【請求項５】
前記送水管は閉塞された先端部を有し、該先端部には円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔が水平方向に貫設され、前記送水管の開口部レベルは該散水孔の下端である、ことを特徴とする請求項４に記載の流下式軟水生成器。
【請求項６】
前記送水管は開放された先端部を有し、該先端部の直下には水平方向に平板状の水受板が設置され、前記送水管の開口部レベルは該水受板の設置レベルである、ことを特徴とする請求項４に記載の流下式軟水生成器。
【請求項７】
前記送水管は二重底内に進入し前記本体容器の略中心軸に添って上部に延伸し該本体容器内の上部に開口する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流下式軟水生成器。
【請求項８】
前記送水管は閉塞された先端部を有し、該先端部には円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔が水平方向に貫設され、前記送水管の開口部レベルは該散水孔の下端である、ことを特徴とする請求項７に記載の流下式軟水生成器。
【請求項９】
前記送水管は開放された先端部を有し、前記送水管の開口部レベルは該送水管の先端部である、ことを特徴とする請求項７に記載の流下式軟水生成器。
【請求項１０】
前記内底板には目開きが略１００μｍ〜３００μｍのメッシュが添設されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の流下式軟水生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、硬水中のマグネシウムイオンおよびカルシウムイオンをイオン交換樹脂によって軟水化する軟水生成器に関し、とくに、上部から注入し下部から排出する低水圧であっても使用可能な軟水生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活用水には軟水と硬水があって、わが国では水１Ｌ（リットル）中に含まれるカルシウム（Ｃａ）およびマグネシウム（Ｍｇ）の量を炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の濃度に換算した質量（ｍｇ）で表し、単位はｐｐｍである。そして、わが国の上水道水は概ね硬度が８０ｐｐｍ以下の軟水を使用している。
【０００３】
ところで、硬度が８０ｐｐｍ以下の軟水であっても、風呂水やシャワー水として用いる場合、カルシウムイオン（Ｃａ＋＋)やマグネシウムイオン（Ｍｇ＋＋）が石鹸の成分と結合して金属石鹸となり、この金属石鹸が皮膚疾患の原因になることもある。
【０００４】
上記の問題点を解決するために、上水道水を硬度が４０ｐｐｍ程度の軟水として使用する軟水生成器が開発されている。
上水道水の軟水生成器ではイオン交換樹脂が使用されるが、このイオン交換樹脂は、上水道水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオン等の陽イオン成分をイオン交換樹脂中のナトリウムイオンと置換(イオン交換)して、上水道水中からカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去し、代わりにナトリウムイオンを添加する機能を果たす軟水化能力のある陽イオン交換樹脂である。この陽イオン交換樹脂はそのイオン交換能力を超えると、つまり含有するナトリウムイオンのすべてを、上水道水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオン等と置換し終えると、その軟水化能力は消滅する。そして、このようなイオン交換能力を使い果たした陽イオン交換樹脂は、塩化ナトリウムの飽和水溶液を流すことにより、ナトリウムイオンがカルシウムイオンやマグネシウムイオン等とイオン交換して、再び軟水化能力を回復する再生能力があり、その工程は「再生」と呼ばれる。
【０００５】
そして、軟水生成器を利用する発明としては、たとえば、特開２００６−６８５２１号公報に開示された発明がある。
特開２００６−６８５２１号公報に開示の「軟水ボディーシャワー器」は、「ボディーシャワー器に、自動再生硬水軟化装置を設け、使用者の皮膚と毛髪の乾燥を防止し、石けん等の使用量を減少させ、環境汚染の最少化を図る。」ことを目的とし、この目的の解決手段として、「ボディーシャワー器ハウジングと、前記ボディーシャワー器ハウジングの内部に設けられて給水バルブを通じて上水道水の供給を受けて 軟水に処理する軟水化処理部と、前記軟水化処理部内に充填されるイオン交換樹脂を塩水を利用して再生する為の再生処理部と、使用者がシャワーをする為の水を噴射させるシャワーヘッド部を備える」構成としたものである。
【特許文献１】特開２００６−６８５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２００６−６８５２１号公報に開示の「軟水ボディーシャワー器」に使用する軟水化処理部は、「前記軟水化処理部の軟水化処理筒に形成された下部ストレイナーを通じて軟水化処理筒内に入る様になり、前記軟水化処理筒内に満たれているイオン交換樹脂を通過しながら硬水は軟水に変化する様になる。軟水に変化された水は上部ストレイナーを通じて軟水給水管及び排出バルブを経由してマニホルダーに入る様になる。」（特開２００６−６８５２１号公報の段落番号〔０００５〕の記載）と記されているように、円筒容器である軟水化処理筒にイオン交換樹脂を充填したものに過ぎない。
【０００７】
出願人の知見に拠れば、容器にイオン交換樹脂を充填したに過ぎない軟水生成器では、下部から上水道水を圧入して上部から排出する圧入方式では、高い水圧を必要とし、多くはポンプ等で加圧して使用する。
一方で、装置の規模が比較的小型の簡易型の軟水生成器では、上部から上水道水を注入して下部から排出する方式（以下、「流下式軟水生成器」という。）を採用している。この方式では、加圧することなく低い水圧で使用可能ではあるが、軟水生成器本体のイオン交換樹脂の充填層の上から下に向かって水を通過させることになり、かつ、上水道水の注入側の上部にイオン交換樹脂の空所を有する構造であることから、イオン交換樹脂の充填がソフトな状態であるため、イオン交換樹脂の充填層の部分的な箇所に水の通過し易い水路、いわゆる「水の道」ができ、その「水の道」の周囲のイオン交換樹脂のみがイオン交換に関与し、他のスペースにあるイオン交換樹脂はイオン交換に関与しない。このため、「水の道」の周囲のよりもイオン交換樹脂の負荷が大きくなる傾向がある。すなわち、「水の道」ができることで、軟水器に充填されたイオン交換樹脂の全体が十分にイオン交換作用をしないうちに、軟水器としての軟水性能が低下することになり、上述した「再生」のサイクルが短くなる。
ところで、大容量の業務用軟水生成器は、ある所定時間経過後、あるいは軟水センサーにより軟水能力が無くなつたと自動判定すると、自動的に塩化ナトリウムの飽和水溶液を流して再生させる、という自動再生機能を備えているので、充填されたイオン交換樹脂の能力の一部が使われるだけで再生サイクルが短くても、利用者は不便を感じないが、自動再生の機能を持たない簡易型の軟水生成器は、再生を利用者自らが行う必要があることから、短時間に再生しなければならないことは、利用者にとっては負担となる。
【０００８】
そこで、本願発明は、上部から上水道水を注入して下部から排出する方式であっても、再生サイクルが比較的長い簡易型の軟水生成器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】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る流下式軟水生成器は、横断面が略円形または略正多角形の密閉空間に外底板および内底板からなる二重底を有する本体容器と、前記本体容器内の上部の中心部に開口する送水管と、前記内底板から所定の間隔で立設される複数の細径丸棒と、前記二重底内と外部とを連通する排出口と、からなり、前記内底板には複数の貫通孔が貫設され、前記内底板上の前記本体容器内には前記送水管の開口部レベル以下にイオン交換樹脂が収納される、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る流下式軟水生成器は、請求項１に記載の流下式軟水生成器であり、前記細径丸棒の立設高さは前記送水管の開口部分のレベル以下であって、少なくとも高さの異なる２種類の該細径丸棒が立設されている、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る流下式軟水生成器は、請求項１または請求項２に記載の流下式軟水生成器であり、前記細径丸棒の直径は略６ｍｍ〜８ｍｍであって、該細径丸棒の立設間隔は該細径丸棒の直径の略３倍〜６倍である、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る流下式軟水生成器は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は前記本体容器の頂部から進入し該本体容器の上部で開口する、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る流下式軟水生成器は、請求項４に記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は閉塞された先端部を有し、該先端部には円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔が水平方向に貫設され、前記送水管の開口部レベルは該散水孔の下端である、ことを特徴としている。
そして、本願請求項６に係る流下式軟水生成器は、請求項４に記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は開放された先端部を有し、該先端部の直下には水平方向に平板状の水受板が設置され、前記送水管の開口部レベルは該水受板の設置レベルである、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項７に係る流下式軟水生成器は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は二重底内に進入し前記本体容器の略中心軸に添って上部に延伸し該本体容器内の上部に開口する、ことを特徴としている。
また、本願請求項８に係る流下式軟水生成器は、請求項７に記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は閉塞された先端部を有し、該先端部には円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔が水平方向に貫設され、前記送水管の開口部レベルは該散水孔の下端である、ことを特徴としている。
そして、本願請求項９に係る流下式軟水生成器は、請求項７に記載の流下式軟水生成器であって、前記送水管は開放された先端部を有し、前記送水管の開口部レベルは該送水管の先端部である、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項１０に係る流下式軟水生成器は、前記内底板には目開きが略１００μｍ〜３００μｍのメッシュが添設されている、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本願請求項１ないし請求項９に係る発明は、上記構成により以下の効果を奏する。
（１）イオン交換樹脂が充填された密閉空間の上部から上水道水が注入され、充填されたイオン交換樹脂内には内底板から所定の間隔で複数の細径丸棒が立設されているので、注入された上水道水は複数の細径丸棒の周囲を旋回流となって流下していくことにより、イオン交換樹脂内には無数の「水の道」が生ずる。このため、充填されたイオン交換樹脂のほとんど全てが、上水道水中からカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去し、代わりにナトリウムイオンを添加するイオン交換に関与することになるので、複数の細径丸棒が立設されていない従来の流下式軟水生成器よりも、塩化ナトリウムの飽和水溶液を流すことによる「再生」のサイクルが長くなる。
とくに、細径丸棒の立設高さを送水管の開口部分のレベル以下としてその高さを異ならしめ、細径丸棒の直径は略６ｍｍ〜８ｍｍとし、細径丸棒の立設間隔を細径丸棒の直径の略３倍〜６倍とした場合には、イオン交換樹脂のイオン交換関与率がより高くなる。
（２）本体容器内上部に位置する送水管に貫設した複数の散水孔から水平方向に上水道水をイオン交換樹脂上に散水する場合、水受板を介して上水道水をイオン交換樹脂上に散水する場合、あるいは、本体容器の天井面に上水道水を突き当ててイオン交-換樹脂上に散水する場合には、イオン交換樹脂内に均等に満遍なく上水道水が注入されるので、充填されたイオン交換樹脂が無駄なくイオン交換に関与することになる。
（３）送水管を二重底内に進入させるようにした場合には、送水管も排出口に接続する排出管も本体容器の下に配置されるので、本願発明の流下式軟水生成器の重心は下部に位置することになる。このため、安定した状態で床上に置くことができる。
（４）イオン交換樹脂は概ねその粒径が４００μｍ〜６００μｍであるため、目開きが略１００μｍ〜３００μｍのメッシュを内底板に添設することにより、イオン交換樹脂は内底板に貫設した複数の貫通孔から流出することはない。
なお、内底板に対するメッシュの添設は、内底板上に固着しても良く、内底板下に固着しても良い。
（５）また、本願発明の流下式軟水生成器は、上部から注入し下部から排出する方式を採用しているので、装置のコンパクト化が可能であり、家庭用として使用することができるが、もちろん、大型化して業務用とすることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明を実施するための最良の形態に係る実施例１および実施例２について、図１ないし図４に基づいて説明する。なお、図１は、実施例１に係る流下式軟水生成器の縦断面図であり、図２は、図１のII−II矢視断面図であり、図３は実施例２に係る流下式軟水生成器の縦断面図であり、図４は、図３のIV−IV矢視断面図である。
【００１２】
図１ないし図４において、符号１は実施例１に係る流下式軟水生成器、符号２は実施例２に係る流下式軟水生成器、符号１１は本体容器、符号１３は内底板、符号１５は貫通孔、符号１７はメッシュ、符号１９は細径丸棒、符号２１は送水管、符号２３は散水子、符号２５は散水孔、符号２７は排出口、符号２９はイオン交換樹脂、である。
なお、図２および図４においては、イオン交換樹脂の図示を省略している。
【実施例１】
【００１３】
まず、実施例１に係る流下式軟水生成器について、図１および図２を基に説明する。
【００１４】
流下式軟水生成器１は外観上、円筒状の本体容器１１と、本体容器１１の下部に貫通する送水管２１および排出口２７と、から構成されている。
円筒状の本体容器１１の内部は内底板１３を有する二重床となっていて、前記の送水管２１および排出口２７はこの二重床内に進入している。そして、本体容器１１の二重床内に進入した送水管２１は、本体容器１１の中心部から直角に曲折して天井面の近傍まで上方に延伸して、その先端は開口している。また、本体容器１１の二重床内に進入した排出口２７は、この二重床内に開口している。
【００１５】
天井面の近傍まで延伸した送水管２１の延長上の本体容器１１の天井面には、略円錐形の散水子２５が突起方向を送水管２１方向に向けて固着されているが、散水子２５は送水管２１の先端から噴出する上水道水を水平方向に向けるためのものであり、必ずしも必要とするものではなく、直接本体容器１１の天井面に上水道水を突き当てるようにしても良い。また、送水管２１の先端部を閉塞させて、後述する〔実施例２〕に示すように、円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔を水平方向に貫設するようにしても良い。
【００１６】
内底板１３には、多数の平面形状が方形の貫通孔１５、１５、・・・が貫設されていて、内底板１３の裏面、すなわち、二重底側には、メッシュ１７が添設されている。このメッシュ１７は目開きが略２００μｍであり、内底板１３の裏面にネジにより螺着されていて、必要に応じて、取り替えることができるようになっている。
なお、内底板１３に対するメッシュ１７の添設は、内底板１３上に固着しても良く、内底板１３下に固着しても良いが、後述するように、内底板１３上には複数の細径丸棒１９、１９、・・・が立設されているので、内底板１３下に添設した方が、手間が掛からず経済的である。
【００１７】
内底板１３上には、複数の細径丸棒１９、１９、・・・が立設されていて、細径丸棒１９の直径は略７ｍｍであって、その立設間隔を２５mmないし４０ｍｍとしている。そして、細径丸棒１９の立設高さは、送水管２１の立設高さよりも低く設定されていて、実施例１では２種類の立設高さとしている。
【００１８】
本体容器１１の壁面と送水管２１との間の内底板１３上には、イオン交換樹脂２９が充填されている。このイオン交換樹脂２９は、球状細粒の有機高分子重合体であって、粒径が略０．４ｍｍ〜０．６ｍｍの陽イオン交換樹脂である。
そして、イオン交換樹脂２９は、送水管２１の先端部近傍まで充填されるが、イオン交換樹脂２９の充填により、複数の細径丸棒１９、１９、・・・はイオン交換樹脂２９内に埋没する。
【００１９】
つぎに、流下式軟水生成器１の作用について説明する。
【００２０】
送水管２１を通って送られる上水道水は、送水管２１の先端部から噴出して散水子２３に突き当たり水平方向に向きを変えて、イオン交換樹脂２９上に降り注ぐ。
【００２１】
イオン交換樹脂２９上に散水された上水道水は、イオン交換樹脂２９間を通りながら細径丸棒１９に達する。なお、出願人は、細径丸棒１９と上水道水の相互作用については十分に解明したわけではないが、凡そ以下のようであると考えられる。すなわち、
細径丸棒１９に達した上水道水は、さらに、イオン交換樹脂２９間を流下しようとするが、細径丸棒１９の周りには地球の自転の影響もあって旋回流が発生する。この旋回流の影響範囲は、細径丸棒１９を中心にして概ね細径丸棒１９の直径の略１．５倍〜３倍の範囲と考えられる。そのため、細径丸棒１９の立設間隔を細径丸棒１９の直径の略３倍〜６倍とすることにより、本体容器１１内に充填されたイオン交換樹脂２９のほとんど全てに上水道水が行き渡り、全てのイオン交換樹脂２９が、上水道水中からカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去し、代わりにナトリウムイオンを添加するイオン交換に関与することになる。
【００２２】
イオン交換樹脂２９によるイオン交換後の上水道水（以下、「処理水」という。）は、内底板１３の貫通孔１５、１５、・・・およびメッシュ１７を通って、内底板１３下の二重底に入り、排出口２７から排出される。
【００２３】
ここで、本願発明に係る流下式軟水生成器と市販されている従来の流下式軟水生成器との実証実験について説明する。
本願発明に係る流下式軟水生成器の仕様
容器の大きさ：直径１５０ｍｍφ×高さ２３０ｍｍ×容量０．０４ｍ３
細径丸棒の径：７ｍｍ
細径丸棒の高さ：１８０ｍｍおよび１４０ｍｍの２種類
細径丸棒の本数：１２本
従来の流下式軟水生成器については、容量が略０．０４ｍ３の市販のものを使用した。
実験方法は、それぞれの送水管を上水道の蛇口に接続し、排出口から排出されるイオン交換後の処理水の硬度を逐次計測した。なお、上水道水の時間当たりの流量は略０．５８ｍ３／Ｈｒであった。
この結果を、横軸に時間（Ｈｒ）をとり、縦軸に硬度（ｐｐｍ）をとってグラフ化したものを表１に示す。
【００２４】
【表１】
2009090202.tif 000003
【００２５】
上記のグラフに示されるように、本願発明に係る流下式軟水生成器も市販されている従来の流下式軟水生成器も、実験開始当初はいずれも硬度が０ｐｐｍとなっているが、時間経過とともに硬度が増して、最終的には実験に使用した上水道水の硬度となる。
ところが、硬度が４０ｐｐｍとなる時間では、本願発明に係る流下式軟水生成器が２２時間であるのに対し、従来の流下式軟水生成器は１１時間であり、イオン交換樹脂がまったく働かなくなって硬度が７０ｐｐｍとなる時間では、本願発明に係る流下式軟水生成器が４８時間であるのに対し、従来の流下式軟水生成器は１３時間であった。
すなわち、本願発明に係る流下式軟水生成器は、従来の流下式軟水生成器に比して顕著な効果を奏することが確認できた。
【実施例２】
【００２６】
つぎに、実施例２に係る流下式軟水生成器について、図３および図４を基に説明するが、実施例２に係る流下式軟水生成器は、実施例１に係る流下式軟水生成器と略同様の構成であるので、ここでは、主に、実施例１に係る流下式軟水生成器とは異なる構成について説明する。
【００２７】
流下式軟水生成器２は外観上、本体容器１１と、本体容器１１の上部から貫入する送水管２１および本体容器１１の下部に貫通する排出口２７と、から構成されている。
円筒状の本体容器１１の内部は流下式軟水生成器１と同様に内底板１３を有する二重床となっていて、前記の排出口２７はこの二重床内に進入している。
【００２８】
本体容器１１の上部から貫入する送水管２１は先端部が閉塞されていて、この先端部には円周方向に対して略等間隔に複数の散水孔２５が水平方向に貫設されている。
なお、送水管２１の先端部を開放とし、この先端部の直下に、たとえば、円盤状の水受板を設置しても良い。
【００２９】
内底板１３、メッシュ１７および細径丸棒１９の構成については、流下式軟水生成器１と同様であるので、その説明を省略する。また、本体容器１１の内底板１３上には、イオン交換樹脂２９が充填されることも、イオン交換樹脂２９の充填により、複数の細径丸棒１９、１９、・・・がイオン交換樹脂２９内に埋没されることも、流下式軟水生成器１と同様であるので、その説明を省略する。
【００３０】
流下式軟水生成器２の作用については、流下式軟水生成器２の送水管２１を通って送られる上水道水が、散水孔２５から噴出してイオン交換樹脂２９上に降り注ぐことになるが、これ以後は、流下式軟水生成器１の作用と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、実施例１に係る流下式軟水生成器の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II矢視断面図である。
【図３】図３は実施例２に係る流下式軟水生成器の縦断面図である。
【図４】図４は、図３のIV−IV矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  実施例１に係る流下式軟水生成器
２  実施例２に係る流下式軟水生成器
１１  本体容器
１３  内底板
１５  貫通孔
１７  メッシュ
１９  細径丸棒
２１  送水管
２３  散水子
２５  散水孔
２７  排出口
２９  イオン交換樹脂
【図１】
2009090202.tif 000004
【図２】
2009090202.tif 000005
【図３】
2009090202.tif 000006
【図４】
2009090202.tif 000007