JP2015166070A - イオン交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の正面側からメンテナンスを行う空間がない幅の狭い空間にも設置することができて、必要なメンテナンスを支障なく行うことのできるイオン交換装置を提供すること。【解決手段】イオン交換装置１は、原水Ｗ１を導入することにより処理水Ｗ２を製造するイオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液Ｗ３が貯留される再生液タンク４と、原水導入部５１及び処理水導出部５２を有する配管部５と、を備える。圧力タンク２及び配管部５は、再生液タンク４を挟んでその両側にそれぞれ配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、硬水軟化装置等のイオン交換装置に関する。

近年、一般家庭の生活用水や食品製造業の加工用水として、軟水の特性や効能が注目されるようになり、軟水を製造するためのイオン交換装置（いわゆる、硬水軟化装置）が普及し始めている。軟水製造用のイオン交換装置は、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）を陽イオン交換樹脂により吸着して除去し、処理水である軟水を製造する（特許文献１、２参照）。

上記のような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（即ち破過状態）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動作が行われる。再生液としての塩水は、再生液タンク（塩水タンク）に貯留される。

一般的な硬水軟化装置は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、再生液としての塩水が貯留される再生液タンクと、原水を導入する原水導入部及び圧力タンク内でイオン交換樹脂により処理された処理水を導出する処理水導出部を有する配管部とを備えて構成される。更に、家庭用の硬水軟化装置では、これらの要素に加えて、圧力タンク、再生液タンク及び配管部を収容する筐体を備えて構成される。圧力タンクには、通水工程や再生工程等の流路を切り換えるためのコントロールバルブが設けられ、このコントロールバルブを介して、圧力タンクは、配管部と接続される。そのため、一般に、筐体内において、圧力タンクと配管部とは、互いに隣接して配置され、再生液タンクは、圧力タンクの付近に配置される。特許文献１の硬水軟化装置では、再生液タンクは、圧力タンクの上方付近に配置される。また、特許文献２の硬水軟化装置では、コントロールバルブの通水系ポート（原水入口，軟水出口）と再生系ポート（塩水入口，排水出口）とが反対側に位置するため、圧力タンクを挟んで配管部とは反対側に再生液タンクが配置される。

特開２００９−１７８６６５号公報 特開２００２−２８６４６号公報

近年、硬水軟化装置が一般家庭に普及するのに伴い、様々な場所に硬水軟化装置を設置することが求められるようになった。例えば、戸建て住宅の家屋とそれに隣接する塀との間の幅の狭い空間に、硬水軟化装置は設置される。硬水軟化装置は、据付現場の給水配管と接続されるものであるため、一旦設置すると、通常、移動させることはできない。そして、圧力タンクは、イオン交換樹脂の交換等のメンテナンスを定期的に行う必要がある。配管部も、ストレーナやフィルタの部品交換等のメンテナンスを定期的に行う必要がある。
しかしながら、従来の硬水軟化装置では、装置の正面側から作業者がメンテナンスを行う構造が一般的である。そのため、硬水軟化装置の外形寸法よりも大きい空間があるにも拘わらず、装置の正面側からメンテナンスを行う空間がないという理由で、幅の狭い空間には硬水軟化装置を設置することができないという課題があった。

本発明は、装置の正面側からメンテナンスを行う空間がない幅の狭い空間にも設置することができて、必要なメンテナンスを支障なく行うことのできるイオン交換装置を提供することを目的とする。

本発明は、原水を導入することにより処理水を製造するイオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、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、原水導入部及び処理水導出部を有する配管部と、を備え、前記圧力タンク及び前記配管部は、前記再生液タンクを挟んでその両側にそれぞれ配置される、イオン交換装置に関する。

また、前記圧力タンク、前記再生液タンク及び前記配管部を収容する筐体を更に備え、前記筐体は、前記圧力タンクが配置された側及び前記配管部が配置された側に、それぞれ取り外し可能な筐体側部を有することが好ましい。

また、前記筐体は、基部と、前記圧力タンクが配置された側の圧力タンク側筐体側部と、前記配管部が配置された側の配管部側筐体側部と、前記両筐体側部間に挟まれる筐体中央部とによって構成され、前記筐体中央部は、前記基部に固定され、前記圧力タンク側筐体側部及び前記配管部側筐体側部は、前記筐体中央部及び前記基部に対してそれぞれ着脱されることが好ましい。

また、前記圧力タンクには、流路制御バルブユニットが付設され、前記流路制御バルブユニットには、前記配管部の前記原水導入部から当該流路制御バルブユニットに至る入口管路、及び当該流路制御バルブユニットから前記配管部の前記処理水導出部に至る出口管路が接続され、前記流路制御バルブユニット付近の前記入口管路及び前記出口管路には、当該入口管路と当該出口管路とを直接接続して、前記流路制御バルブユニットを含む前記圧力タンクを前記入口管路及び前記出口管路から切り離し可能なバイパスバルブが設けられ、前記バイパスバルブは、前記圧力タンク側筐体側部が取り外されたときに、前記圧力タンクが配置された側から操作されるハンドルを有することが好ましい。

また、前記入口管路及び前記出口管路は、前記再生液タンクを越えて延び、前記再生液タンクは、当該再生液タンクの外側に前記入口管路及び前記出口管路の配置を許容する凹部を有することが好ましい。

また、前記配管部には、保温用のヒータが設けられ、前記ヒータは、前記筐体の前記配管部側筐体側部の内側に取り付けられることが好ましい。

本発明によれば、装置の正面側からメンテナンスを行う空間がない幅の狭い空間にも設置することができて、必要なメンテナンスを支障なく行うことのできるイオン交換装置を提供することができる。

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の斜視図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の展開斜視図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の一部を断面にして示す正面図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の一部を断面にして示す右側面図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の一部を断面にして示す平面図である。 本実施形態の硬水軟化装置１において連結状態にあるコントロールバルブ及びバイパスバルブを示す斜視図である。 本実施形態の硬水軟化装置１においてコントロールバルブ及びバイパスバルブの切り離した状態を示す斜視図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の通水工程を示す全体構成図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の再生工程を示す全体構成図である。 本実施形態の硬水軟化装置１の押出工程を示す全体構成図である。 本実施形態の硬水軟化装置１のリンス工程を示す全体構成図である。 本実施形態の硬水軟化装置１においてコントロールバルブとバイパスバルブとを切り離した状態を示す全体構成図である。

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。

本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。特に、硬水軟化装置１は、一般家庭において水道水を原水として使用するのに適している。

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）に供給する通水工程、塩水Ｗ３を供給してイオン交換樹脂床２１１を再生させる再生工程、イオン交換樹脂床２１１に供給された塩水Ｗ３を押し出す押出工程、及びイオン交換樹脂床２１１に残留した塩水Ｗ３を洗浄するリンス工程を実行可能な構成を備える。

まず、図１〜図５、図８を参照して、本実施形態の硬水軟化装置１を構成する各構成要素について説明する。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。

本実施形態の硬水軟化装置１は、圧力タンク２と、再生液タンクとしての塩水タンク４と、配管部５と、筐体６と、を備えて構成される。圧力タンク２の内部には、原水（例えば、水道水）Ｗ１を導入することにより処理水としての軟水Ｗ２を製造するイオン交換樹脂床２１１が収容される。塩水タンク４の内部には、圧力タンク２内のイオン交換樹脂床２１１を再生する再生液としての塩水Ｗ３が貯留される。配管部５は、原水Ｗ１を導入する原水導入部５１、及び軟水Ｗ２を導出する処理水導出部としての軟水導出部５２を有する。筐体６は、圧力タンク２、塩水タンク４及び配管部５を収容する。

図２、図３、図８に示すように、圧力タンク２は、丸みを帯びた底部を有する筒状体（例えば、円筒）であり、上部に開口２１を有している。圧力タンク２の内部には、開口２１の中央部から圧力タンク２の底部付近まで延びる集配液管２３１（図８参照）が設けられる。圧力タンク２の開口２１において集配液管２３１を除く領域には、頂部スクリーン２４１が設けられる。集配液管２３１の下端部と圧力タンク２の底部との間には、底部スクリーン２４２が設けられる。そのため、集配液管２３１の上端部から圧力タンク２に流入した液体は、集配液管２３１内を下降してその下端部から底部スクリーン２４２を通って集配液管２３１の外側に出て、集配液管２３１の外側における圧力タンク２の内部空間を上昇して頂部スクリーン２４１を通って圧力タンク２から外に出る。反対に、頂部スクリーン２４１を通って圧力タンク２に流入した液体は、圧力タンク２の内部空間を下降して底部スクリーン２４２を通って集配液管２３１の中に入り、集配液管２３１内を上昇してその上端部から圧力タンク２の外に出る。

集配液管２３１の外側における圧力タンク２の内部空間には、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、収容される。支持床２１２は、圧力タンク２の底部側に配置される。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。イオン交換樹脂床２１１は、支持床２１２の上方に積層される。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。

圧力タンク２の上部の開口２１には、流路制御バルブユニットとしてのコントロールバルブ３が取り付けられる。図８に示すように、コントロールバルブ３は、流路切換バルブ３１と、後述するバイパスバルブ３２の着脱受け部３２１１と、エゼクタ３３と、ストレーナ３４と、ブラインバルブ３５と、ドレンバルブ３６と、原水ラインＬ１２と、軟水ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４と、希釈水ラインＬ３１、Ｌ３２と、塩水ラインＬ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４と、排水ラインＬ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４と、を備える。後述するように、軟水ラインＬ２１〜Ｌ２４、希釈水ラインＬ３１、Ｌ３２、塩水ラインＬ４４は、原水ラインとしても機能する。軟水ラインＬ２１は、塩水ラインとしても機能する。

流路切換バルブ３１は、一端部が開口した筒状のバルブハウジング３１１と、筒状のバルブ本体３１２とを備える。バルブ本体３１２は、一端部が開口し、バルブハウジング３１１の内部に収容されてバルブハウジング３１１の軸線方向に沿って摺動可能である。バルブハウジング３１１は、その周壁に、軸線方向に沿って所定の間隔を隔てて４つの孔３１１１〜３１１４を備える。バルブ本体３１２は、３つのシール部３１２１〜３１２３を備える。３つのシール部３１２１〜３１２３は、軸線方向に沿って所定の間隔を隔てて周壁から外方へ張り出している。バルブ本体３１２は、その頂部に１つの孔３１２４を備える。

流路切換バルブ３１の開口端部は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部に水密に取り付けられる。原水ラインＬ１２の一端は、バイパスバルブ３２の着脱受け部３２１１の後述する第２流路Ｌ２に接続される。原水ラインＬ１２の他端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第１孔３１１１に接続される。軟水ラインＬ２１の一端は、圧力タンク２の開口２１において集配液管２３１を除く領域に水密に接続される。軟水ラインＬ２１の他端は、軟水ラインＬ２２の一端と、塩水ラインＬ４４の一端との接続点に接続される。軟水ラインＬ２２の他端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第３孔３１１３に接続される。軟水ラインＬ２３の一端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第２孔３１１２に接続される。軟水ラインＬ２３の他端は、軟水ラインＬ２４の一端と、希釈水ラインＬ３１の一端との接続点に接続される。軟水ラインＬ２４の他端は、バイパスバルブ３２の着脱受け部３２１１の後述する第３流路Ｌ３に接続される。

希釈水ラインＬ３１の他端は、ストレーナ３４の一側に接続される。ストレーナ３４の他側には、希釈水ラインＬ３２の一端が接続される。希釈水ラインＬ３２の他端は、エゼクタ３３の一側に接続される。エゼクタ３３の他側には、塩水ラインＬ４４の他端が接続される。エゼクタ３３の吸込み口には、塩水ラインＬ４３の一端が接続される。塩水ラインＬ４３の他端は、ブラインバルブ３５の一側に接続される。ブラインバルブ３５の他側には、塩水ラインＬ４２の一端が接続される。塩水ラインＬ４２の他端は、コントロールバルブ３の外方に設けられる塩水流量計４４の一側に接続される。塩水流量計４４の他側には、塩水ラインＬ４１の一端が接続される。塩水ラインＬ４１の他端は、塩水タンク４の塩水取り出し部に接続される。排水ラインＬ５１の一端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第４孔３１１４に接続される。排水ラインＬ５１の他端は、ドレンバルブ３６の一側に接続される。ドレンバルブ３６の他側には、排水ラインＬ５２の一端が接続される。排水ラインＬ５２の他端は、排水ラインＬ５３の一端と、排水ラインＬ５４の一端との接続点に接続される。排水ラインＬ５３の他端は、塩水タンク４のオーバフロー部に接続される。排水ラインＬ５４の他端は、系外の排水溝等に解放される。

コントロールバルブ３には、配管部５の原水導入部５１からコントロールバルブ３に至る原水ラインＬ１１、及びコントロールバルブ３から配管部５の軟水導出部５２に至る軟水ラインＬ２５が接続される。具体的には、コントロールバルブ３付近の原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５には、バイパスバルブ３２が設けられる。バイパスバルブ３２は、原水ラインＬ１１と軟水ラインＬ２５とを直接接続して、コントロールバルブ３を含む圧力タンク２を原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５から切り離すことが可能である。

バイパスバルブ３２は、内部に４つの流路Ｌ１〜Ｌ４を有するバルブハウジング３２１と、バルブハウジング３２１の内部に収容されて流路Ｌ１〜Ｌ４の流通を切換可能なバルブ本体３２２と、を備える。バルブハウジング３２１の第１流路Ｌ１と第４流路Ｌ４とは、互いに一直線上に配置される。第２流路Ｌ２と第３流路Ｌ３とは、互いに平行に配置される。第１流路Ｌ１及び第４流路Ｌ４の向きと、第２流路Ｌ２及び第３流路Ｌ３の向きとは、互いに直交する。バルブハウジング３２１の第２流路Ｌ２及び第３流路Ｌ３側の先端部は、着脱受け部３２１１として、バルブハウジング３２１に対して着脱可能に構成される。

図６、図７に示すように、バイパスバルブ３２の着脱受け部３２１１は、コントロールバルブ３側に設けられる。着脱受け部３２１１は、２つの円筒状の内周面３２１２、３２１３を有する。バイパスバルブ３２の第２流路Ｌ２及び第３流路Ｌ３側を構成する部分は、２つの円筒部３２１４、３２１５を備える。円筒部３２１４、３２１５は、円筒状の外周面を有し、この外周面には、Ｏリング３２１６、３２１７がそれぞれ装着される。円筒部３２１４、３２１５を着脱受け部３２１１の内周面３２１２、３２１３に圧入したうえ、左右の連結金具３２３１、３２３２をねじ留めすることによって、バイパスバルブ３２は、コントロールバルブ３に連結される。このとき、Ｏリング３２１６、３２１７の作用により、バイパスバルブ３２とコントロールバルブ３とは、水密に連結される。左右の連結金具３２３１、３２３２を外したうえ、ハンドル３２４を操作すると、Ｏリング３２１６、３２１７の抵抗に抗して、円筒部３２１４、３２１５を着脱受け部３２１１の内周面３２１２、３２１３から抜き取ることができる。即ち、バイパスバルブ３２は、コントロールバルブ３から切り離される。

バイパスバルブ３２の通常使用時には、バルブ本体３２２は、図８〜図１１に示す位置にある。このとき、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とは、互いに連通する。バイパスバルブ３２の第３流路Ｌ３と第４流路Ｌ４とは、互いに連通する。バイパスバルブ３２の切り離し時には、バルブ本体３２２は、図１２に示す位置にある。このとき、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１と第４流路Ｌ４とは、互いに連通する。バイパスバルブ３２の第２流路Ｌ２と第３流路Ｌ３とは、互いに連通する。

バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１には、原水ラインＬ１１の一端が接続される。バイパスバルブ３２の第４流路Ｌ４には、軟水ラインＬ２５の一端が接続される。原水ラインＬ１１の他端及び軟水ラインＬ２５の他端は、据付現場の給水配管（例えば、水道管）に接続される。即ち、水道管の上流側に原水ラインＬ１１の他端が接続され、水道管の下流側に軟水ラインＬ２５の他端が接続される。水道管に接続される原水ラインＬ１１の他端は、原水Ｗ１を導入する原水導入部５１を構成する。水道管に接続される軟水ラインＬ２５の他端は、処理水としての軟水Ｗ２を導出する処理水導出部としての軟水導出部５２を構成する。

原水ラインＬ１１には、原水導入部５１に近い側から順に、通水流量計５１１、逆止弁付きボール止水栓５１２、ストレーナ５１３、減圧弁５１４、逃がし弁５１５、及びフロースイッチ５１６が設けられる。フロースイッチ５１６の下流側には、負圧破壊弁５１７及びフィルタ５１８が設けられる。通水流量計５１１は、原水Ｗ１の通水流量を計測する。逆止弁付きボール止水栓５１２は、原水Ｗ１の流れを一方向に規制して原水Ｗ１の逆流を防止する。ストレーナ５１３は、原水Ｗ１に含まれる微細粒子の流通を阻止する。減圧弁５１４は、原水Ｗ１を所定の水圧まで減圧する。逃がし弁５１５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、過剰な圧力を系外に逃がすことにより、圧力タンク２やコントロールバルブ３を保護する。フロースイッチ５１６は、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（図示せず）に出力する。負圧破壊弁５１７は、系内での負圧発生時に開弁して大気を吸入する。軟水ラインＬ２５には、バイパスバルブ３２に近い側から順に、コック付きストレーナ５２１、及び逆止弁付きボール止水栓５２２が設けられる。コック付きストレーナ５２１は、軟水Ｗ２に混入した異物（イオン交換樹脂の細粒や破砕片）を捕捉可能であり、コックを開けることによりその異物を系外に排出する。逆止弁付きボール止水栓５２２は、軟水Ｗ２の流れを一方向に規制して軟水Ｗ２の逆流を防止する。原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５におけるこれらの構成要素は、配管部５を構成する。

流路切換バルブ３１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２４２へ配液しながら、頂部スクリーン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を製造する通水工程の水（原水Ｗ１、軟水Ｗ２）の流れ、及び、再生液である塩水Ｗ３を頂部スクリーン２４１へ配液しながら、底部スクリーン２４２で集液することにより塩水Ｗ３の下降流を生成して、イオン交換樹脂床２１１を再生させる再生工程の塩水Ｗ３の流れを、切り換え可能なバルブである。

流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１がバルブハウジング３１１の第１孔３１１１と第２孔３１１２との間に位置するときに、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４と開口端部との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙、バルブハウジング３１１の頂部内側の空間、及びバルブ本体３１２の頂部の孔３１２４を介して、バルブ本体３１２の内側の空間と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と第３孔３１１３とは、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、互いに連通する。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、他の孔又はバルブ本体３１２の内側の空間とは連通しない。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第１の状態という（後述する通水工程参照）。

流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１がバルブハウジング３１１の第１孔３１１１と頂部との間に位置するときに、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２は、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と第３孔３１１３との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と連通する。バルブハウジング３１１の第３孔３１１３は、他の孔又はバルブ本体３１２の内側の空間とは連通しない。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、バルブ本体３１２の開口端部側と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第２の状態という（後述する再生工程及び押出工程参照）。

流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２がバルブハウジング３１１の第２孔３１１２に対応する位置にあって第２孔３１１２を塞がないときに、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１は、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１と頂部との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２は、流路切換バルブ３１の第２の状態と同様に、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１と連通すると共に、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３とも連通する。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、バルブ本体３１２の開口端部側と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第３の状態という（後述するリンス工程参照）。

塩水タンク４は、上下２段になった底部４１１を有する筒状体（例えば、角筒）であり、上部に開口４１２を有している。塩水タンク４の内部には、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液としての塩水Ｗ３が貯留される。塩水タンク４の外周には、底部４１１から所定の高さに段部４１３が設けられる。段部４１３は、これよりも上方における塩水タンク４の横断面の大きさに比べて、これよりも下方における塩水タンク４の横断面の大きさが小さくなった段部である。塩水タンク４の前側には、凹部４１４が設けられる。凹部４１４には、後述する入口管路としての原水ラインＬ１１の一部を構成する原水接続管５１９が配置される。塩水タンク４の後側には、凹部４１５が設けられる。凹部４１５には、後述する出口管路としての軟水ラインＬ２５の一部を構成する軟水接続管５２３が配置される。塩水タンク４は、塩水供給管４２を備える。塩水供給管４２は、再生工程において、貯留する塩水Ｗ３を圧力タンク２に供給するための塩水ラインＬ４１の一部を構成する。塩水Ｗ３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。

ここで、圧力タンク２と、塩水タンク４と、配管部５との配置関係について説明する。図２〜図５に示すように、塩水タンク４は、装置１の中央に配置される。圧力タンク２は、塩水タンク４の一側（左側）に配置される。配管部５は、塩水タンク４の他側（右側）に配置される。圧力タンク２の上部に取り付けられたコントロールバルブ３に連結されたバイパスバルブ３２と、配管部５とは、原水接続管５１９及び軟水接続管５２３によって接続される。原水接続管５１９は、塩水タンク４の前側の凹部４１４内において実質的に水平に配置される。軟水接続管５２３は、塩水タンク４の後側の凹部４１５において実質的に水平に配置される。原水接続管５１９は、原水ラインＬ１１の一部を構成する。軟水接続管５２３は、軟水ラインＬ２５の一部を構成する。

筐体６は、圧力タンク２及び塩水タンク４を支持する基部６１と、塩水タンク４全体及び圧力タンク２の一部の領域において、装置１の前面、背面及び上面を覆う筐体中央部６２と、圧力タンク２が配置された側（左側）のタンク側筐体側部としての筐体左部６３と、配管部５が配置された側（右側）の配管部側筐体側部としての筐体右部６４と、を備える。基部６１は、圧力タンク２の丸みを帯びた底部の形状を支える支持形状を有する圧力タンク支持部６１１と、塩水タンク４の段部４１３を支える支持形状を有する塩水タンク支持部６１２と、を備える。圧力タンク支持部６１１及び塩水タンク支持部６１２は、一体に構成される。

筐体中央部６２は、前面部材６２１と、背面部材６２２と、上面部材６２３と、を備える。前面部材６２１の下端部は、基部６１の前側に固定される。背面部材６２２の下端部は、基部６１の後側に固定される。上面部材６２３の横幅は、前面部材６２１及び背面部材６２２の横幅に比べて長く、装置１全体の横幅に相当する長さを有する。上面部材６２３は、周囲に下向きのフランジ６２３１を有する。上面部材６２３は、塩水タンク４の上部の開口４１２に対応する位置に、開口６２３２を有する。開口６２３２には、蓋体６２４が被せられる。上面部材６２３は、圧力タンク２の上部のコントロールバルブ３の上方位置に、開閉可能な窓６２３３を有する。前面部材６２１の上端部は、上面部材６２３の左右に関して中央において、フランジ６２３１の内側に固定される。背面部材６２２の上端部は、上面部材６２３の左右方向の中央において、フランジ６２３１の内側に固定される。

筐体左部６３は、左側面の前縁から左前面が張り出し、左側面の後縁から左背面が張り出した水平断面が略コ字形の形状を有する部材である。筐体左部６３は、筐体中央部６２の上面部材６２３の左側において、筐体左部６３の上端部を下からフランジ６２３１の内側に差し込んだうえ、前面部材６２１及び背面部材６２２の左側部に係止されて、基部６１上に着脱可能に取り付けられる。筐体左部６３の取り付けには、適宜の取り付け方法を用いることができる。

筐体右部６４は、右側面の前縁から右前面が張り出し、右側面の後縁から右背面が張り出した水平断面が略コ字形の形状を有する部材である。筐体右部６４は、筐体中央部６２の上面部材６２３の右側において、筐体右部６４の上端部を下からフランジ６２３１の内側に差し込んだうえ、前面部材６２１及び背面部材６２２の右側部に係止されて、基部６１上に着脱可能に取り付けられる。筐体左部６３の取り付けには、適宜の取り付け方法を用いることができる。筐体右部６４の内側には、配管部５の保温用のヒータ５３が設けられる。ヒータ５３には、面状ヒータを用いることができる。

次に、本実施形態における硬水軟化装置１の運転動作において、通水工程、再生工程、押出工程及びリンス工程について説明する。
〔通水工程〕
図８に示すように、通水工程では、コントロールバルブ３において、流路切換バルブ３１は第１の状態にあり、ブラインバルブ３５及びドレンバルブ３６はいずれも閉位置にある。そのため、原水導入部５１から装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び孔３１２４を順次流れて、圧力タンク２の集配液管２３１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。

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Ｌ２１、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、軟水ラインＬ２４、バイパスバルブ３２の第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４、軟水ラインＬ２５を順次流れて、軟水導出部５２から装置１の外部へ導出されて、軟水Ｗ２の需要箇所へ供給される。尚、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３を順次流れるのと並行して、塩水ラインＬ４４、エゼクタ３３、希釈水ラインＬ３２、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３１を順次流れる。

〔再生工程〕
図９に示すように、再生工程では、コントロールバルブ３において、流路切換バルブ３１は第２の状態にあり、ブラインバルブ３５及びドレンバルブ３６はいずれも開位置にある。そのため、原水導入部５１から装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３を順次流れる。原水Ｗ１が所定の圧力でエゼクタ３３を流れることにより、エゼクタ３３の吸込み口には、吸込み力が発生する。この吸込み力により、塩水タンク４の内部に貯留された塩水Ｗ３は、塩水ラインＬ４１、塩水流量計４４、塩水ラインＬ４２、ブラインバルブ３５、塩水ラインＬ４３を順次介して、エゼクタ３３の吸込み口に吸込まれる。これにより、塩水Ｗ３と原水Ｗ１とは、エゼクタ３３において混合され、所定濃度（約１０重量％）の塩水Ｗ３となる。

所定濃度の塩水Ｗ３は、塩水ラインＬ４４、軟水ラインＬ２１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２の内部を下降流で通過する。その過程において、塩水Ｗ３は、イオン交換樹脂床２１１を再生する。使用済みの塩水Ｗ３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、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。この再生工程は、所定時間実行され、所定量の塩水Ｗ３を供給することにより完了する。

尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、塩水Ｗ３を所定濃度に希釈するのに過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、バイパスバルブ３２の第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４、軟水ラインＬ２５、軟水導出部５２を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

〔押出工程〕
図１０に示すように、押出工程では、コントロールバルブ３において、流路切換バルブ３１は第２の状態にあり、ブラインバルブ３５及びドレンバルブ３６はいずれも開位置にある。これは、図９に示す再生工程と同じである。但し、塩水タンク４の内部には、塩水タンク４の塩水取り出し部から塩水ラインＬ４１への塩水Ｗ３の流通を妨げることが可能なバルブ（図示せず）が、設けられている。このバルブは、再生工程では開位置にあり、塩水Ｗ３の流通を妨げないのに対して、押出工程では閉位置にあり、塩水Ｗ３の流通を妨げる。そのため、原水導入部５１から装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３、塩水ラインＬ４４、軟水ラインＬ２１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から配水され、圧力タンク２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Ｗ３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Ｗ３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、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。この押出工程は、所定時間実行され、所定量の原水Ｗ１を供給して塩水Ｗ３を押し出すことにより完了する。

尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、塩水Ｗ３を押し出すのに過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、バイパスバルブ３２の第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４、軟水ラインＬ２５、軟水導出部５２を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

〔リンス工程〕
図１１に示すように、リンス工程では、コントロールバルブ３において、流路切換バルブ３１は第３の状態にあり、ブラインバルブ３５は閉位置にあり、ドレンバルブ３６は開位置にある。そのため、原水導入部５１から装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、バイパスバルブ３２の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２を通り、この第２孔３１１２から、一方では、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３、塩水ラインＬ４４を通る流れとなり、他方では、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３、軟水ラインＬ２２を通る流れとなる。この両方の流れは、軟水ラインＬ２１において合流して１つの流れとなって、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配水され、圧力タンク２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Ｗ３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、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。このリンス工程は、所定時間実行され、所定量の原水Ｗ１を供給することにより完了する。

このように、リンス工程では、押出工程の場合に原水Ｗ１が流れる流路切換バルブ３１の第２孔３１１２から軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３、塩水ラインＬ４４を通る流れとは別に、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３、軟水ラインＬ２２を通る流れは、作られる。この両方の流れは、軟水ラインＬ２１において合流して１つの流れとなって、圧力タンク２に供給される。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、押出工程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Ｗ３は、速やかに洗い流される。

このリンス工程の場合も、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、バイパスバルブ３２の第３流路Ｌ３及び第４流路Ｌ４、軟水ラインＬ２５、軟水導出部５２を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

上述した本実施形態の硬水軟化装置１によれば、例えば、以下のような様々な効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置１は、原水Ｗ１を導入することにより軟水Ｗ２を製造するイオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、イオン交換樹脂床２１１を再生する塩水Ｗ３が貯留される塩水タンク４と、原水導入部５１及び軟水導出部５２を有する配管部５と、を備え、圧力タンク２及び配管部５は、塩水タンク４を挟んでその両側にそれぞれ配置される。

そのため、圧力タンク２、塩水タンク４及び配管部５について、圧力タンク２に対しては装置１の圧力タンク２の側からメンテナンスを行うことができ、配管部５に対しては装置１の配管部５の側からメンテナンスを行うことができる。つまり、圧力タンク２又は配管部５のメンテナンスを装置１の正面側から行わなくて済む。従って、装置１の正面側からメンテナンスを行う空間がない幅の狭い空間にも設置することができて、必要なメンテナンスを支障なく行うことができる。なお、塩水タンク４は、塩水の原料としての塩の補充をユーザが時々行う以外に、修理、交換等のメンテナンスをする必要がほとんど無い。

また、硬水軟化装置１は、圧力タンク２、塩水タンク４及び配管部５を収容する筐体６を更に備え、筐体６は、圧力タンク２が配置された側及び配管部５が配置された側に、取り外し可能な筐体左部６３及び筐体右部６４をそれぞれ有する。そのため、メンテナンスの際には、筐体６のうちの筐体左部６３を取り外すだけで、圧力タンク２のメンテナンスを行うことができる。また、筐体６のうちの筐体右部６４を取り外すだけで、配管部５のメンテナンスを行うことができる。従って、メンテナンスを行う際に、筐体左部６３又は筐体右部６４の取り外し及び取り付けを容易に行うことができる。

また、筐体６は、基部６１と、圧力タンク２が配置された側の筐体左部６３と、配管部５が配置された側の筐体右部６４と、筐体左部６３及び筐体右部６４間に挟まれる筐体中央部６２とによって構成され、筐体中央部６２は、基部６１に固定され、筐体左部６３及び筐体右部６４は、筐体中央部６２及び基部６１に対してそれぞれ着脱される。そのため、メンテナンスの際に、筐体左部６３又は筐体右部６４の着脱をより確実に行うことができる。

また、圧力タンク２には、コントロールバルブ３が取り付けられ、コントロールバルブ３には、配管部５の原水導入部５１からコントロールバルブ３に至る原水ラインＬ１１、及びコントロールバルブ３から配管部５の軟水導出部５２に至る軟水ラインＬ２５が接続され、コントロールバルブ３付近の原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５には、原水ラインＬ１１と軟水ラインＬ２５とを直接接続して、コントロールバルブ３を含む圧力タンク２を原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５から切り離し可能なバイパスバルブ３２が設けられ、バイパスバルブ３２は、筐体左部６３が取り外されたときに、圧力タンク２が配置された側から操作されるハンドル３２４を有する。

そのため、圧力タンク２のメンテナンスの際には、筐体左部６３を取り外した後、圧力タンク２が配置された側から簡単に手の届く位置にあるハンドル３２４を操作して、バイパスバルブ３２を通常状態からバイパス状態に切り換えることによって、コントロールバルブ３を含む圧力タンク２を、原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５から切り離すことができる。従って、コントロールバルブ３を含む圧力タンク２の切り離し操作を、圧力タンク２が配置された側から簡単に行うことができる。また、バイパス状態にあるとき、バイパスバルブ３２は、原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５を直結する。そのため、ユーザは、圧力タンク２のメンテナンス中でも、原水Ｗ１を支障なく使用することができる。

また、原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５は、塩水タンク４を越えて延び、塩水タンク４は、塩水タンク４の外側に原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５の配置を許容する凹部４１４、４１５を有する。そのため、塩水タンク４の設置空間を無駄にすることなく、原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５を支障なく配置することができる。

また、配管部５には、保温用のヒータ５３が設けられ、ヒータ５３は、筐体６の筐体右部６４の内側に取り付けられる。そのため、外気温が低い時季でも、配管部５内の原水Ｗ１又は軟水Ｗ２の凍結を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上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。

１ 硬水軟化装置（イオン交換装置）
２ 圧力タンク
３ コントロールバルブ（流路制御バルブユニット）
３２ バイパスバルブ
３２４ ハンドル
４ 塩水タンク（再生液タンク）
４１４ 凹部
４１５ 凹部
５ 配管部
５１ 原水導入部
５２ 軟水導出部（処理水導出部）
５３ ヒータ
６ 筐体
６１ 基部
６２ 筐体中央部
６３ 筐体左部（圧力タンク側筐体側部）
６４ 筐体右部（配管部側筐体側部）
Ｌ１１ 原水ライン（入口管路）
Ｌ２５ 軟水ライン（出口管路）

Claims (6)

1. 原水を導入することにより処理水を製造するイオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
   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、
   原水導入部及び処理水導出部を有する配管部と、を備え、
   前記圧力タンク及び前記配管部は、前記再生液タンクを挟んでその両側にそれぞれ配置される、イオン交換装置。
2. 前記圧力タンク、前記再生液タンク及び前記配管部を収容する筐体を更に備え、
   前記筐体は、前記圧力タンクが配置された側及び前記配管部が配置された側に、それぞれ取り外し可能な筐体側部を有する、請求項１に記載のイオン交換装置。
3. 前記筐体は、基部と、前記圧力タンクが配置された側の圧力タンク側筐体側部と、前記配管部が配置された側の配管部側筐体側部と、前記両筐体側部間に挟まれる筐体中央部とによって構成され、
   前記筐体中央部は、前記基部に固定され、
   前記圧力タンク側筐体側部及び前記配管部側筐体側部は、前記筐体中央部及び前記基部に対してそれぞれ着脱される、請求項２に記載のイオン交換装置。
4. 前記圧力タンクには、流路制御バルブユニットが付設され、
   前記流路制御バルブユニットには、前記配管部の前記原水導入部から当該流路制御バルブユニットに至る入口管路、及び当該流路制御バルブユニットから前記配管部の前記処理水導出部に至る出口管路が接続され、
   前記流路制御バルブユニット付近の前記入口管路及び前記出口管路には、当該入口管路と当該出口管路とを直接接続して、前記流路制御バルブユニットを含む前記圧力タンクを前記入口管路及び前記出口管路から切り離し可能なバイパスバルブが設けられ、
   前記バイパスバルブは、前記圧力タンク側筐体側部が取り外されたときに、前記圧力タンクが配置された側から操作されるハンドルを有する、請求項３に記載のイオン交換装置。
5. 前記入口管路及び前記出口管路は、前記再生液タンクを越えて延び、
   前記再生液タンクは、当該再生液タンクの外側に前記入口管路及び前記出口管路の配置を許容する凹部を有する、請求項４に記載のイオン交換装置。
6. 前記配管部には、保温用のヒータが設けられ、前記ヒータは、前記筐体の前記配管部側筐体側部の内側に取り付けられる、請求項３〜５のいずれか１項に記載のイオン交換装置。

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