JP2010142674A - Water softener and hot-water supply apparatus equipped with it - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の軟水化装置は、陽イオン交換樹脂の再生に塩が用いられており、軟水の使用水量に応じて定期的に塩を補充する必要があり、塩の補充に手間がかかるという課題があった。
【解決手段】再生時には電極間に印加する電圧を電極対ごとに独立して制御することで、電解により効率的に水素イオンと水酸化イオンを生成させることができ、陽イオン交換体および陰イオン交換体を効率的に再生することができる。これにより薬剤などの供給を不要とし消費エネルギーを低減するとともにメンテレスで軟水を得ることが可能となる。
【選択図】図1In a conventional water softening device, salt is used to regenerate a cation exchange resin, and it is necessary to periodically replenish the salt according to the amount of water used, and it takes time to replenish the salt. There was a problem.
By controlling the voltage applied between the electrodes independently for each electrode pair during regeneration, hydrogen ions and hydroxide ions can be efficiently generated by electrolysis, and a cation exchanger and an anion The exchanger can be efficiently regenerated. This eliminates the need for supplying medicines and the like, reduces energy consumption, and makes it possible to obtain soft water by mentales.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、薬剤の供給を不要とし連続的に軟水を供給するための軟水化装置および軟水化装置を用いた給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a water softening device and a hot water supply device using the water softening device for continuously supplying soft water without supplying a medicine.
従来、軟水生成装置としてはイオン交換樹脂や逆浸透膜、電気透析を用いたものが数多く提案されており、例えば、ナトリウムイオンを交換基として有する陽イオン交換樹脂を用い、陽イオン交換樹脂によって原水中に含まれる硬度成分であるカルシウムイオンやマグネシウムイオンをナトリウムイオンにイオン交換して軟水を得るものが知られている。 Conventionally, many soft water generators using ion exchange resins, reverse osmosis membranes, and electrodialysis have been proposed.For example, cation exchange resins having sodium ions as exchange groups are used, and the raw materials are produced by cation exchange resins. It is known that soft water is obtained by ion exchange of calcium ions and magnesium ions, which are hardness components contained in water, with sodium ions.
そして、陽イオン交換樹脂の交換基であるナトリウムイオンがすべてカルシウムイオンやマグネシウムイオンと交換された後は、イオン交換ができなくなるため、再びイオン交換を行えるように、陽イオン交換樹脂の再生を行う必要がある。 Then, after all the sodium ions, which are exchange groups of the cation exchange resin, are exchanged with calcium ions and magnesium ions, the ion exchange cannot be performed. Therefore, the cation exchange resin is regenerated so that the ion exchange can be performed again. There is a need.
この陽イオン交換樹脂の再生には、塩などが用いられており、軟水の使用水量に応じて定期的に塩を補充する必要があり、塩の補充に手間がかかるという課題があった。そこで、塩を用いない陽イオン交換樹脂の再生方法として、逆浸透膜を用い軟水を得る方法(例えば特許文献1参照)や、電気透析により軟水を得る方法、電気透析の電極間にイオン交換樹脂を充填し、水の解離により生成する水素イオンにより陽イオン交換樹脂を再生する方法(例えば特許文献2参照)が提案されている。
しかしながら逆浸透膜や電気透析を用いて軟水を得る方法では、濃縮水の流量を減少させると、濃縮部で硬度成分の析出が起こるため膜の閉塞がおきるという課題があった。また水の解離により生成する水素イオンにより陽イオン交換樹脂を再生する方法においても、陽イオン交換樹脂を再生するために多くの電力が必要とされるという課題があった。 However, in the method of obtaining soft water using a reverse osmosis membrane or electrodialysis, there is a problem that when the flow rate of concentrated water is decreased, the hardness component is precipitated in the concentrated portion, and the membrane is clogged. Further, in the method of regenerating the cation exchange resin with hydrogen ions generated by the dissociation of water, there is a problem that much electric power is required to regenerate the cation exchange resin.
前記従来の課題を解決するために本発明の軟水化装置は、陽イオン交換体を充填した陽極室と陰イオン交換体を充填した陰極室を、陽イオン交換膜面と陰イオン交換膜面を持つバイポーラ膜で分離形成し、陽極室および前記陰極室に少なくとも2対以上の電極対を分離形成し、陽イオン交換体および陰イオン交換体の再生時には電極対に印加する電圧を独立制御することで、陽イオン交換体および陰イオン交換体を効率的に再生する構成としている。 In order to solve the above-described conventional problems, the water softening device of the present invention includes an anode chamber filled with a cation exchanger and a cathode chamber filled with an anion exchanger, and a cation exchange membrane surface and an anion exchange membrane surface. Separately formed with a bipolar membrane, and at least two electrode pairs are separately formed in the anode chamber and the cathode chamber, and the voltage applied to the electrode pair is independently controlled during regeneration of the cation exchanger and the anion exchanger. Thus, the cation exchanger and the anion exchanger are efficiently regenerated.
本発明の軟水化装置は、再生時には電極間に印加する電圧を電極対ごとに独立して制御することで、電解により効率的に水素イオンと水酸化イオンを生成させることができ、陽イオン交換体および陰イオン交換体を効率的に再生することができる。これにより、薬剤などの供給を不要とし消費エネルギーを低減するとともにメンテレスで軟水を得ることが可能となる。 The water softening device of the present invention can efficiently generate hydrogen ions and hydroxide ions by electrolysis by controlling the voltage applied between the electrodes independently for each electrode pair at the time of regeneration. The body and anion exchanger can be efficiently regenerated. This eliminates the need to supply chemicals and the like, reduces energy consumption, and enables soft water to be obtained with mentales.
第1の発明における軟水化装置は、陽イオン交換体を充填した陽極室と陰イオン交換体
を充填した陰極室を、陽イオン交換膜面と陰イオン交換膜面を持つバイポーラ膜で分離形成し、陽極室および前記陰極室に少なくとも2対以上の電極対を分離形成し、陽イオン交換体および陰イオン交換体の再生時には電極対に印加する電圧を独立制御することで、陽イオン交換体および陰イオン交換体を効率的に再生するものである。
In the water softening device according to the first aspect of the present invention, an anode chamber filled with a cation exchanger and a cathode chamber filled with an anion exchanger are separated by a bipolar membrane having a cation exchange membrane surface and an anion exchange membrane surface. Separating at least two electrode pairs in the anode chamber and the cathode chamber, and independently controlling the voltage applied to the electrode pair during regeneration of the cation exchanger and the anion exchanger, An anion exchanger is efficiently regenerated.
上記構成により、再生時には電極間に印加する電圧を電極対ごとに独立して制御することで、電解により効率的に水素イオンと水酸化イオンを生成させることができ、陽イオン交換体および陰イオン交換体を効率的に再生することができる。これにより、薬剤などの供給を不要とし消費エネルギーを低減するとともにメンテレスで軟水を得ることが可能となる。 With the above configuration, the voltage applied between the electrodes during regeneration can be controlled independently for each electrode pair, so that hydrogen ions and hydroxide ions can be efficiently generated by electrolysis. The exchanger can be efficiently regenerated. This eliminates the need to supply chemicals and the like, reduces energy consumption, and enables soft water to be obtained with mentales.
第2の発明における軟水化装置は、第1の発明における電極対を通水方向に対して分離形成し、電極対への印加電圧を通水の上流側で高くなるように制御する構成としている。水中のイオンは接触したイオン交換体に順次交換されていくため、通水方向の入口側のイオン交換体は出口側のイオン交換体より多くのイオンが交換され、再生に必要とされる水素イオンや水酸化イオンも多く必要とされる。電極対を通水方向に対して分離して形成し、入口側の電極対への印加電圧を入口側で高くなるように制御することで、再生のための水素イオンや水酸化イオンが多く必要とされる入口側で多くの水素イオンや水酸化イオンを生成させることができるとともに、イオン交換の少ない出口側の印加電圧を低く抑えることで、不要な電圧を印加させず効率的にイオン交換体の再生を行うことが出来る。 The water softening device according to the second invention is configured to separate and form the electrode pair in the water flow direction in the first invention and to control the applied voltage to the electrode pair to be higher on the upstream side of the water. . Since the ions in the water are sequentially exchanged with the ion exchanger in contact with the ion exchanger, more ions are exchanged in the ion exchanger on the inlet side in the water flow direction than the ion exchanger on the outlet side, and hydrogen ions required for regeneration And a lot of hydroxide ions are also needed. By forming the electrode pair separately from the water direction and controlling the voltage applied to the electrode pair on the inlet side to be higher on the inlet side, more hydrogen ions and hydroxide ions are required for regeneration. It is possible to generate a large amount of hydrogen ions and hydroxide ions on the inlet side, and to keep the applied voltage on the outlet side with less ion exchange low so that an unnecessary voltage is not applied and the ion exchanger can be efficiently Can be played.
第3の発明における軟水化装置は、イオン交換体の再生時は軟水化装置への通水流量を間欠的に変化させることを特徴としている。通水流量を間欠的に変化させることで、再生時に発生する捨て水量を低減するとともに、再生時にイオン交換体に通水する通水流量を低下させることなく再生を行えるため、再生時のイオン交換体の目詰まりを防止することができる。 The water softening device according to the third invention is characterized in that the flow rate of water to the water softening device is intermittently changed during regeneration of the ion exchanger. By changing the water flow rate intermittently, the amount of waste water generated during regeneration is reduced, and regeneration can be performed without reducing the flow rate of water passed through the ion exchanger during regeneration. Clogging of the body can be prevented.
第4の発明における軟水化装置は、軟水化の程度を検知する軟水化検知手段を備えた構成とし、軟水化検知手段で検知した軟水化の程度によりイオン交換体の再生動作を行うことができる。 The water softening device according to the fourth aspect of the present invention includes a water softening detection unit that detects the degree of water softening, and can regenerate the ion exchanger according to the degree of water softening detected by the water softening detection unit. .
第5の発明における軟水化装置は、イオン交換体はイオン交換基を有する織布、不織布ないしはその加工品で構成し、イオン交換体を織布、不織布とすることで軟水室にイオン交換体を均一に充填することができる。 In the water softening device according to the fifth aspect of the invention, the ion exchanger is composed of a woven or non-woven fabric having an ion-exchange group or a processed product thereof, and the ion exchanger is made into a woven or non-woven fabric so that the ion exchanger is placed in the soft water chamber. It can be filled uniformly.
第6の発明は、上記第1から4の発明の軟水化装置を備えた給湯装置である。給湯機に軟水化装置を搭載することで、給湯熱交換器の伝熱面に形成するスケール生成を抑制することができる。これにより、熱交換器の水回路閉塞を防止できると共に、熱交換効率を高めることができる。 6th invention is the hot-water supply apparatus provided with the water softening apparatus of the said 1st to 4th invention. By installing the water softening device in the water heater, scale generation formed on the heat transfer surface of the hot water heat exchanger can be suppressed. Thereby, the water circuit blockage of the heat exchanger can be prevented and the heat exchange efficiency can be increased.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各実施の形態において、同じ形態および同じ動作を行う部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省力する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same reference numerals are given to portions performing the same operation and the same operation, and detailed description is saved. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
以下、本発明の第1の実施形態について図面を用いて説明する。図1は軟水装置の構成図である。軟水化装置は給水路1と給水路1に設けた塩素除去手段2、塩素除去手段2で水中の塩素化合物を除去した水をイオン交換により軟水化する軟水化手段3を備え、その軟水化手段3は陽イオン交換膜面と陰イオン交換膜面を持つバイポーラ膜4で陽極室5と陰極室6に分離されている。陽極室5には陽イオン交換体7と陽極8a、8bを設け、陰
極室6には陰イオン交換体9と陰極10a、10bを設けている。陽極8a、8bおよび陰極10a、10bは通水方向に対して分離して形成している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a water softener. The water softening device includes a water supply channel 1, a chlorine removing device 2 provided in the water supply channel 1, and a water softening device 3 for softening the water from which chlorine compounds in the water have been removed by the chlorine removing device 2 by ion exchange. A bipolar membrane 4 having a cation exchange membrane surface and an anion exchange membrane surface is separated into an anode chamber 5 and a cathode chamber 6. The anode chamber 5 is provided with a cation exchanger 7 and anodes 8a and 8b, and the cathode chamber 6 is provided with an anion exchanger 9 and cathodes 10a and 10b. The anodes 8a and 8b and the cathodes 10a and 10b are formed separately from each other in the water flow direction.
陽イオン交換体6としては、強酸性陽イオン交換樹脂や弱酸性陽イオン交換樹脂など陽イオンを交換する官能基を有したものを用いることができる。また陰イオン交換体9としては、強塩基性陰イオン交換樹脂や弱塩基性イオン交換樹脂など陰イオンを交換する官能基を有したものを用いることができる。イオン交換体としては、水の解離により生成した水素イオンおよび水酸化イオンで再生できるものであれば官能基を限定するものではないが、再生のしやすさから弱酸性陽イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換樹脂の組み合わせが望ましい。 As the cation exchanger 6, one having a functional group capable of exchanging cations such as a strong acid cation exchange resin or a weak acid cation exchange resin can be used. Moreover, as the anion exchanger 9, what has the functional group which exchanges anions, such as a strong basic anion exchange resin and a weak basic ion exchange resin, can be used. The ion exchanger is not limited to any functional group as long as it can be regenerated with hydrogen ions and hydroxide ions generated by dissociation of water, but weakly acidic cation exchange resins and weak bases are easy to regenerate. A combination of cationic anion exchange resins is desirable.
給水路1は塩素除去手段2を介して、陰極室6に設けた陰極室入り口11と接続されており、陰極室出口12は陽極室入り口13と接続されている。さらに陽極室出口14は軟水を使用する軟水使用機器15と接続されている。陽極室出口14と軟水使用機器15を接続する流路には再生切り替え弁16を設け、再生切り替え弁16は採水時に軟水使用機器15に給水する流路と、再生時に生成する捨て水を排水する排水流路17とに流路を切り替える構成となっている。排水流路17には排水流量を調整するための圧損抵抗18を設けた構成としている。 The water supply channel 1 is connected to the cathode chamber inlet 11 provided in the cathode chamber 6 through the chlorine removing means 2, and the cathode chamber outlet 12 is connected to the anode chamber inlet 13. Furthermore, the anode chamber outlet 14 is connected to a soft water using device 15 that uses soft water. A regeneration switching valve 16 is provided in the flow path connecting the anode chamber outlet 14 and the soft water using device 15, and the regeneration switching valve 16 drains the flow path for supplying water to the soft water using device 15 during sampling and the waste water generated during the regeneration. The drainage channel 17 is configured to switch the channel. The drainage flow path 17 is provided with a pressure loss resistor 18 for adjusting the drainage flow rate.
塩素除去手段2には、亜鉛、銅のいずれかを含む金属混合物ないしは金属合金物を充填しており、充填体の形状としては、粒状、ラシヒリング等のリング形やサドル形、ハニカムなどの形状を用いることが可能である。 The chlorine removing means 2 is filled with a metal mixture or metal alloy containing either zinc or copper, and the shape of the filling body is a ring shape such as granular, Raschig ring, a saddle shape, or a honeycomb shape. It is possible to use.
陽極8a、8bおよび陰極10a、10bはチタンを基材として白金、イリジウムなどの貴金属をメッキもしくは焼結した貴金属電極を用いており、電極の形状としては、平板、メッシュ、パンチングなどの形状を用いることが可能であり、所定の電極面積を確保できるのであれば電極の形状に制約を設けるものではない。また、陽極8a陰極10a間、および陽極8b陰極10b間には直流電源(図示せず)により、電極対ごとに独立して直流電圧が印加される構成となっている。 The anodes 8a and 8b and the cathodes 10a and 10b use noble metal electrodes obtained by plating or sintering a noble metal such as platinum or iridium using titanium as a base material. As long as a predetermined electrode area can be ensured, the shape of the electrode is not limited. In addition, a direct current voltage is independently applied to each electrode pair by a direct current power source (not shown) between the anode 8a cathode 10a and between the anode 8b cathode 10b.
以上のように構成された軟水化装置において動作および作用を説明する。軟水使用機器15で軟水を使用するとき、再生切り替え弁16を軟水使用機器15側に切り替える。給水路1からの給水は塩素除去手段2を介して軟水化手段3に給水される。このとき水中の塩素化合物は、塩素除去手段2の内部に充填した亜鉛や銅などの金属体と反応することで除去され、イオン交換体を劣化させる塩素化合物を除去した水が陰極室6に給水される。 The operation and action of the water softening device configured as described above will be described. When soft water is used in the soft water using device 15, the regeneration switching valve 16 is switched to the soft water using device 15 side. The water supplied from the water supply channel 1 is supplied to the water softening means 3 through the chlorine removing means 2. At this time, the chlorine compound in the water is removed by reacting with a metal body such as zinc or copper filled in the chlorine removing means 2, and water from which the chlorine compound deteriorating the ion exchanger is removed is supplied to the cathode chamber 6. Is done.
軟水化手段3に給水された水は、陰極室6に充填した陰イオン交換体9により炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンが水酸化イオンとイオン交換された後、陽極室5に給水され陽極室5に充填した陽イオン交換体7により、ナトリウムやカルシウムなどの陽イオンは水素イオンとイオン交換される。陽極室出口14からはこのようにして生成された軟水が軟水使用機器15に供給される。 The water supplied to the water softening means 3 is supplied to the anode chamber 5 after the anions such as carbonate ions and chlorine ions are ion-exchanged with hydroxide ions by the anion exchanger 9 filled in the cathode chamber 6. The cation exchanger 7 filled in the chamber 5 exchanges cations such as sodium and calcium with hydrogen ions. The soft water generated in this way is supplied from the anode chamber outlet 14 to the soft water using device 15.
軟水を使用する機器15としては、洗濯機や食器洗浄機など洗浄機器、調理機器、スケールの析出が問題となるスチーム使用機器、美容理容機器などに用いることができる。洗濯機や食器洗浄機などの洗浄機器では、硬度成分が界面活性剤の働きを阻害するため軟水を用いることで洗浄力を高めることができるとともに、硬度成分による石鹸かすの生成を抑制するため、衣類のごわつきや食器の水滴残りなどを防ぐことができ高品位な仕上がりを提供することができる。 As the device 15 using soft water, it can be used as a washing device such as a washing machine or a dishwasher, a cooking device, a steam using device in which deposition of scale becomes a problem, a hairdressing barber device, or the like. In washing machines such as washing machines and dishwashers, the hardness component inhibits the function of the surfactant, so soft water can be used to increase detergency and suppress the formation of soap scum due to the hardness component. It can prevent the clothes from becoming wrinkled and the water drops remaining on the tableware, and can provide a high-quality finish.
また、調理機器として炊飯器などに用いた場合には、軟水の効果により米への吸水を促
進、米粒の崩れ・硬さのバランス向上などのご飯の食味を向上することができる。また軟水は、昆布などの旨味成分(アミノ酸)の抽出も促進するため、軟水の適した素材に対して軟水調理を行うことで、調理品の食味を向上することができる。
Moreover, when it uses for a rice cooker etc. as cooking equipment, the water absorption to rice can be accelerated | stimulated by the effect of soft water, and the taste of rice, such as a rice grain collapse | crumble and the balance improvement of hardness, can be improved. Soft water also promotes extraction of umami components (amino acids) such as kelp, so that the taste of the cooked product can be improved by performing soft water cooking on a suitable soft water material.
つぎに陽イオン交換体7および陰イオン交換体9の再生時の作用について説明する。陽イオン交換体7および陰イオン交換体9の再生時には、陽極8a、陰極10a間、および陽極8b、陰極10b間には直流電源(図示せず)により、電極対ごとに独立して直流電圧が印加されるとともに、再生切り替え弁16を排水流路17側に切り替える。給水路1からの給水は塩素除去手段2を介して軟水化手段3に給水される。このとき水中の塩素化合物は、塩素除去手段2の内部に充填した亜鉛や銅などの金属体と反応することで除去され、イオン交換体を劣化させる塩素化合物を除去した水が陰極室6に給水される。 Next, the action during regeneration of the cation exchanger 7 and the anion exchanger 9 will be described. When the cation exchanger 7 and the anion exchanger 9 are regenerated, a DC voltage is independently applied to each electrode pair by a DC power source (not shown) between the anode 8a and the cathode 10a and between the anode 8b and the cathode 10b. While being applied, the regeneration switching valve 16 is switched to the drainage channel 17 side. The water supplied from the water supply channel 1 is supplied to the water softening means 3 through the chlorine removing means 2. At this time, the chlorine compound in the water is removed by reacting with a metal body such as zinc or copper filled in the chlorine removing means 2, and water from which the chlorine compound deteriorating the ion exchanger is removed is supplied to the cathode chamber 6. Is done.
再生時は、再生切り替え弁16を排水流路17側に切り替え、圧損抵抗18を介して排水流路より再生に用いた水が排水される。このように排水流路17に圧損抵抗18を設けることで、簡易な構成により採水時とイオン交換体の再生時で、軟水化装置への通水流量を変化させることができる。再生時の通水流量を採水時よりも低下させることで、再生時に発生する捨て水量を低減することができる。 At the time of regeneration, the regeneration switching valve 16 is switched to the drainage channel 17 side, and the water used for regeneration is drained from the drainage channel via the pressure loss resistor 18. By providing the pressure drop resistance 18 in the drainage channel 17 in this manner, the flow rate of water to the water softening device can be changed during sampling and regeneration of the ion exchanger with a simple configuration. By reducing the water flow rate at the time of regeneration from that at the time of sampling, the amount of discarded water generated at the time of regeneration can be reduced.
陽極8a、陰極10a間、および陽極8b、陰極10b間に直流電圧を印加することで、バイポーラ膜4の内部界面で水の解離がおき、陰極室6では水の解離により生成した水酸化イオンが、陰イオン交換体9に吸着した炭酸イオンや塩素イオンなどの陰イオンとイオン交換され、陰イオン交換体9より炭酸イオンや塩素イオンが離脱する。また陽極室5では、水の解離により生成した水素イオンが、陽イオン交換体7に吸着したカルシウムなどの陽イオンとイオン交換され、陽イオン交換体7よりカルシウムなどの陽イオンが離脱する。 By applying a DC voltage between the anode 8a and the cathode 10a, and between the anode 8b and the cathode 10b, water is dissociated at the internal interface of the bipolar film 4, and hydroxide ions generated by the dissociation of water are generated in the cathode chamber 6. Then, ion exchange is performed with anions such as carbonate ions and chloride ions adsorbed on the anion exchanger 9, and carbonate ions and chloride ions are released from the anion exchanger 9. In the anode chamber 5, hydrogen ions generated by the dissociation of water are ion-exchanged with cations such as calcium adsorbed on the cation exchanger 7, and cations such as calcium are released from the cation exchanger 7.
通水方向の入口側(すなわち上流側)に設けた陽極8a、陰極10a間には出口側に設けた陽極8b、10bよりも高い電圧が印加されている。これにより再生のための水素イオンや水酸化イオンが多く必要とされる入口側で多くの水素イオンや水酸化イオンを生成させることができるとともに、イオン交換の少ない出口側の印加電圧を低く抑えることで、不要な電圧を印加させず効率的にイオン交換体の再生を行うことが出来る。 A voltage higher than that of the anodes 8b and 10b provided on the outlet side is applied between the anode 8a and the cathode 10a provided on the inlet side (that is, the upstream side) in the water flow direction. As a result, many hydrogen ions and hydroxide ions can be generated on the inlet side where a large amount of hydrogen ions and hydroxide ions are required for regeneration, and the applied voltage on the outlet side where ion exchange is small can be kept low. Thus, the ion exchanger can be efficiently regenerated without applying an unnecessary voltage.
またこのとき陽極室では水素イオンの生成のみでなく次亜塩素酸の生成も起こることが知られている。本実施の形態では、陰イオン交換体6を充填した陰極室6を通水した後、陽極室5を通水させる構成としているため、陽極室5で生成した塩素化合物が陰極室に流入するのを防止することができる。陰イオン交換体6の官能基は陽イオン交換体7の官能基よりも塩素化合物に弱く劣化が起こりやすいため、陰極室6を通水した後、陽極室5を通水させる構成とすることでイオン交換体の劣化を防止することができる。 At this time, it is known that not only hydrogen ions but also hypochlorous acid is generated in the anode chamber. In the present embodiment, the cathode chamber 6 filled with the anion exchanger 6 is passed through and then the anode chamber 5 is passed through, so that the chlorine compound generated in the anode chamber 5 flows into the cathode chamber. Can be prevented. Since the functional group of the anion exchanger 6 is weaker and more susceptible to deterioration than the functional group of the cation exchanger 7, the anode chamber 5 is allowed to flow after passing through the cathode chamber 6. Deterioration of the ion exchanger can be prevented.
このように、再生時に電極間に電圧を印加することで生成させた水素イオンと水酸化イオンにより、陽イオン交換体および陰イオン交換体を再生することがで、薬剤などの供給を不要としメンテレスで軟水を得ることが可能となる。 In this way, cation exchangers and anion exchangers can be regenerated using hydrogen ions and hydroxide ions generated by applying a voltage between the electrodes during regeneration, eliminating the need for supplying chemicals, etc. It becomes possible to obtain soft water.
なお本実施の形態では電極対への印加電圧を制御する構成を示したが、電極間を流れる電流を制御し、入口側の電極対に多くの電流が流れる構成とすることでも同様の効果を得ることが出来る。 In this embodiment, the configuration for controlling the voltage applied to the electrode pair is shown. However, the same effect can be obtained by controlling the current flowing between the electrodes so that a large amount of current flows through the electrode pair on the inlet side. Can be obtained.
なお本実施の形態では、通水流量可変手段として圧損抵抗18を設けた構成を示したが、圧損抵抗を用いず、通水流量を間欠的に変化させることで、再生時に発生する捨て水量を低減するとともに、再生時にイオン交換体に通水する通水流量を低下させることなく再
生を行えるため、再生時のイオン交換体の目詰まりを防止することができる。
In this embodiment, the pressure drop resistor 18 is provided as the water flow rate variable means. However, the amount of waste water generated at the time of regeneration can be reduced by intermittently changing the water flow rate without using the pressure drop resistor. In addition to being reduced, regeneration can be performed without reducing the flow rate of water flowing through the ion exchanger during regeneration, so that the ion exchanger can be prevented from being clogged during regeneration.
なお、イオン交換体の形態としては粒状、織布、不織布ないしはその加工品を用いることが可能であるが、イオン交換体を織布もしくは不織布の形態とすることで軟水室5にイオン交換体を均一に充填することができ、加工が容易となる。さらにイオン交換体に導電繊維などを混合することで軟水室内の電気抵抗を低下させることができ、消費電力を低減することができる。 As the form of the ion exchanger, granular, woven cloth, non-woven cloth or processed product thereof can be used. However, the ion exchanger can be provided in the soft water chamber 5 by making the ion exchanger into the form of woven cloth or non-woven cloth. It can be filled uniformly and processing becomes easy. Furthermore, by mixing conductive fibers and the like in the ion exchanger, the electrical resistance in the soft water chamber can be reduced, and power consumption can be reduced.
再生を行うタイミングとしては所定の時間毎に再生を行う方法、所定の通水量を通水した後に再生を行う方法などを用いることができる。なお、軟水化検知手段を設け、処理水の軟水化の程度を検知し、軟水化の程度が所定の軟水化程度以下に低下した際に再生を行うことで、処理原水に含まれる硬度成分量が変化した場合や、イオン交換体の吸着量が低下した場合にも、硬度成分を漏れ出すことなく常に安定した軟水を供給することができる。軟水化検知手段としては、陽極8a、陰極10a間および陽極8b、陰極10b間に交流電圧を印加し、電極間のインピーダンスを測定する方法を用いることもできる。 As a timing for performing regeneration, a method of performing regeneration every predetermined time, a method of performing regeneration after passing a predetermined water flow rate, or the like can be used. The amount of hardness component contained in the treated raw water by providing water softening detection means, detecting the degree of water softening of the treated water, and regenerating when the degree of water softening falls below the predetermined water softening degree Even when the amount of water changes or when the adsorption amount of the ion exchanger decreases, stable soft water can always be supplied without leaking the hardness component. As the softening detection means, a method of applying an AC voltage between the anode 8a and the cathode 10a and between the anode 8b and the cathode 10b and measuring the impedance between the electrodes can be used.
(実施の形態2)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を用いて説明する。図2は軟水装置をヒートポンプ給湯装置に用いた構成図である。図2において、給湯装置は、貯湯タンク20と、熱交換器21を備えたヒートポンプユニット22、熱交換給水路23、貯湯タンク給水路24、給湯回路25を備えている。またヒートポンプユニット22には、冷媒を内部に有する冷媒回路27、冷媒回路27には大気熱を集熱する蒸発器28、圧縮手段29、膨張手段30を順次備えた構成となっている。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram in which the soft water device is used in a heat pump hot water supply device. In FIG. 2, the hot water supply apparatus includes a hot water storage tank 20, a heat pump unit 22 including a heat exchanger 21, a heat exchange water supply path 23, a hot water storage tank water supply path 24, and a hot water supply circuit 25. The heat pump unit 22 includes a refrigerant circuit 27 having a refrigerant therein, and the refrigerant circuit 27 includes an evaporator 28 that collects atmospheric heat, a compression unit 29, and an expansion unit 30 in that order.
冷媒としてはCO2などの自然冷媒が用いられており、冷媒は冷媒回路27の中を循環し、蒸発器28により大気中の熱を取り込むと共に、圧縮手段29で圧縮されさらに高温となり、冷媒の熱は熱交換器21でに熱交換器給水路23の水を加熱するために用いられ、温度の下がった冷媒は膨張手段30をへて蒸発器28に送られ、再び大気熱を取り込みむものである。 As the refrigerant, a natural refrigerant such as CO2 is used. The refrigerant circulates in the refrigerant circuit 27, takes in the heat in the atmosphere by the evaporator 28, and is compressed by the compression means 29 to become a higher temperature. Is used by the heat exchanger 21 to heat the water in the heat exchanger water supply passage 23, and the refrigerant whose temperature has been lowered is sent to the evaporator 28 through the expansion means 30 and takes in atmospheric heat again.
貯湯タンク20の下部には熱交換器給水路23、貯湯タンク給水路24が接続され、熱交換器給水路23には軟水化装置31および循環ポンプ32が設けられている。給湯回路25は浴室ユニット33に設けた湯水混合部34で給水と混合し温調された湯がカラン35などより浴室ユニット33内に供給される。 A heat exchanger water supply passage 23 and a hot water storage tank water supply passage 24 are connected to the lower part of the hot water storage tank 20, and a water softening device 31 and a circulation pump 32 are provided in the heat exchanger water supply passage 23. In the hot water supply circuit 25, hot water mixed with hot water and adjusted in temperature by a hot water mixing unit 34 provided in the bathroom unit 33 is supplied into the bathroom unit 33 from a currant 35 or the like.
以上の構成において、その動作、作用について説明する。軟水化装置31における軟水化および再生時の動作は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。循環ポンプ32により貯湯タンク20の下部から熱交換器給水路23を経て熱交換器21に供給された軟水は、熱交換器21で高温に加熱され、給湯回路25を通って貯湯タンク20に送られる。使用者が給湯装置の湯を使用する時、貯湯タンク20の上部より、湯水混合などで適温に調整された湯が使用者の使用箇所(台所、洗面所、風呂場など)に供給される。貯湯タンク20の湯が使用されたときには、貯湯タンク20の下部の貯湯タンク給水路24より水が貯湯タンク20に補充される。 The operation and action of the above configuration will be described. Since the operation at the time of water softening and regeneration in the water softening device 31 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. The soft water supplied to the heat exchanger 21 from the lower part of the hot water storage tank 20 through the heat exchanger water supply path 23 by the circulation pump 32 is heated to a high temperature by the heat exchanger 21 and sent to the hot water storage tank 20 through the hot water supply circuit 25. It is done. When the user uses the hot water of the hot water supply device, hot water adjusted to an appropriate temperature by hot water mixing or the like is supplied from the upper part of the hot water storage tank 20 to the user's use location (kitchen, washroom, bathroom, etc.). When the hot water in the hot water storage tank 20 is used, water is replenished to the hot water storage tank 20 from the hot water storage tank water supply path 24 below the hot water storage tank 20.
熱交換器21では、水が急速に加熱されるため水中に含まれるカルシウムやマグネシウムなどがスケールとして伝熱面に付着し熱交換効率を低下させると共に、熱交換器21の水回路を閉塞する可能性もあった。しかしながら本実施の形態のように、熱交換器21に軟水化装置31で生成した軟水を供給することで、熱交換器の伝熱面に形成するスケール生成を抑制することができる。これにより、熱交換器の水回路閉塞を防止できると共に、熱交換効率を高めることができる。 In the heat exchanger 21, since water is rapidly heated, calcium or magnesium contained in the water adheres to the heat transfer surface as a scale to reduce heat exchange efficiency and block the water circuit of the heat exchanger 21. There was also sex. However, scale supply formed on the heat transfer surface of the heat exchanger can be suppressed by supplying soft water generated by the water softening device 31 to the heat exchanger 21 as in the present embodiment. Thereby, the water circuit blockage of the heat exchanger can be prevented and the heat exchange efficiency can be increased.
さらに、軟水を風呂等の入浴洗浄時にもちいることで、石鹸カスの生成を抑えることができ、アレルギーの抑制や美容効果が得られることが知られており、軟水を肌や頭髪の洗浄水としてもちいることで、これらの軟水効果を得ることが出来ると共に、石鹸カスの生成やスケールの付着を抑制することができ、水周りの掃除の手間が軽減できるという効果も得ることが出来る。 Furthermore, it is known that the use of soft water during bath cleaning such as bathing can suppress the formation of soap scum, and it is known that allergy suppression and beauty effects can be obtained. Soft water is used as washing water for skin and hair. By using this, it is possible to obtain these soft water effects, to suppress the formation of soap scum and adhesion of scales, and to obtain the effect of reducing the trouble of cleaning around water.
また、ヒートポンプ給湯装置のように使用水量も多く、かつ屋外に設置する給湯機器に従来の軟水装置を組み合わせた場合には、塩の補充の頻度や量が多くなるとともに、集合住宅などの省スペースに設置した場合には塩の補充などのメンテナンスの手間が作業性も悪く問題になることが考えられるが、本実施の形態をもちいることで、塩の使用を不要とし補充の手間を軽減することができる。 In addition, when a large amount of water is used like a heat pump water heater, and when a conventional water softener is combined with a hot water supply device installed outdoors, the frequency and amount of salt replenishment increases, and space is saved in apartment buildings and the like. However, it is possible that maintenance work such as salt replenishment will cause poor workability, but the use of this embodiment makes it unnecessary to use salt and reduces the work of replenishment. be able to.
さらに、本実施の形態のように貯湯タンク20を持つヒートポンプ給湯装置と組み合わせることで、軟水化装置においてイオン交換体を再生するために軟水を採取できない時間が生じた場合でも、貯湯タンク20から温水を使用者に供給することができるため、使用者に軟水が得られず不便をかけることをなくすことができる。 Further, by combining with a heat pump hot water supply apparatus having a hot water storage tank 20 as in the present embodiment, even when there is a time during which soft water cannot be collected in order to regenerate the ion exchanger in the water softening apparatus, Can be supplied to the user, so that soft water cannot be obtained and inconvenience can be eliminated.
本発明にかかる軟水化装置は、薬剤の供給を不要とし連続的に軟水を供給するものであり、軟水を使用する機器としては洗濯機、食器洗浄器、給湯装置、調理機器など水を使用する機器に対して適用することができる。 The water softening device according to the present invention does not require the supply of chemicals and continuously supplies soft water. As the device that uses soft water, water such as a washing machine, a dishwasher, a hot water supply device, and a cooking device is used. It can be applied to equipment.
1 給水路
3 軟水化手段
4 バイポーラ膜
5 陽極室
6 陰極室
7 陽イオン交換体
8a、8b 陽極
9 陰イオン交換体
10a、10b 陰極
16 再生切り替え弁
17 排水流路
18 圧損抵抗
20 貯湯タンク
21 熱交換器
22 ヒートポンプユニット
28 蒸発器
29 圧縮手段
30 膨張手段
31 軟水化装置
33 浴室ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water supply path 3 Water softening means 4 Bipolar membrane 5 Anode chamber 6 Cathode chamber 7 Cation exchanger 8a, 8b Anode 9 Anion exchanger 10a, 10b Cathode 16 Regeneration switching valve 17 Drain flow path 18 Pressure loss resistance 20 Hot water storage tank 21 Heat Exchanger 22 Heat pump unit 28 Evaporator 29 Compression means 30 Expansion means 31 Water softening device 33 Bathroom unit
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