軟水化装置及びそれを用いた給湯機
【課題】構成が簡易で且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、電気分解によって生成したガスが滞留することを防止し、使用性を向上した軟水化装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも一対の電極２０と、陽イオン交換体２２、陰イオン交換体２３を有する水分解イオン交換体２１と、前記水分解イオン交換体２１の表面に接する流路２４と、外装１９と、前記電極２０に電圧を印加して前記水分解イオン交換体２１を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装１９内より外部へ排出する排水配管２５とを備え、前記排水配管２５を前記外装１９の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とする軟水化装置である。
【解決手段】少なくとも一対の電極２０と、陽イオン交換体２２、陰イオン交換体２３を有する水分解イオン交換体２１と、前記水分解イオン交換体２１の表面に接する流路２４と、外装１９と、前記電極２０に電圧を印加して前記水分解イオン交換体２１を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装１９内より外部へ排出する排水配管２５とを備え、前記排水配管２５を前記外装１９の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とする軟水化装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟水処理された水を使用者に提供したり、機器の配管内のスケール生成を防止する軟水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯機の配管内のスケール生成を防止する技術として、イオン交換樹脂によって軟水化及び薬剤を用いずにメンテナンスフリーで再生する以下のような技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来配管のスケール生成を防止する給湯機の構成図を示すものである。
風呂給湯機に水を供給する水路となる原水供給パイプ１は、三方弁２を介して電気分解装置３の下部及び軟水化装置１３の上部に接続されており、採水時には軟水化装置１３に通水し、再生時には電気分解装置３に通水するように三方弁２を切り換える構成となっている。
【０００４】
電気分解装置３は、ポーラスな隔膜４、例えば、素焼きの隔膜によって陽極室７と陰極室８に仕切られ、これら極室にそれぞれ電極５及び６を配設している。また、陽極室７の上部には酸性水出口パイプ１０が三方弁１１を介して、陽イオン交換樹脂１２を充填した軟水化装置１３の上部及び三方弁１８を介して浴槽２１への水供給パイプ２３に接続されており、再生時には軟水化装置１３に通水し、浴槽２１で酸性風呂に入浴するときには、浴槽２１への水供給パイプ２３に通水するように三方弁１１を切り換える構成となっている。
【０００５】
また、陰極室８の上部にはアルカリ水出口パイプ９が三方弁１９を介して排水パイプ２２及び飲用水パイプ２０に接続されており、アルカリ水飲用時には飲用水パイプ２０に通水し、飲用以外のときは排水パイプ２２から排水するように三方弁１９を切り換える構成になっている。また、軟水化装置１３の下部には三方弁１４を介して排水パイプ１５及びパイプ１６を介して風呂給湯機１７が接続されている。
【０００６】
上記構成において、水は原水供給パイプ１を通り、採水時には三方弁２を切り換えて、陽イオン交換樹脂１２の充填してある軟水化装置１３上部から供給し、陽イオン交換樹脂１２により水中のカルシウム、マグネシウム等の陽イオンは、水素イオンと置換され、軟水がパイプ１６、風呂給湯機１７を介して、パイプ２３により浴槽２１に供給される。
【０００７】
陽イオン交換樹脂再生時には、水は三方弁２を切り換えて、隔膜４によって陽極室７及び陰極室８を分離形成し、これら極室にそれぞれ電極５、６を配設した電気分解装置３に供給される。電極５、６の両極間に直流電圧を印加し、陽極室７で得られた酸性水を三方弁１１を切り換えて軟水化装置１３の上部から供給する。このとき、三方弁１４を排水パイプ１５側に切り換え、水を風呂給湯機１７に通水しないようにする。
【０００８】
酸性風呂入浴時には、三方弁１１及び１８を切り換え陽極室７で得られた酸性水をパイプ１０、パイプ２３を介して浴槽２１に供給する。このとき、三方弁１８が切り換えられているため、風呂給湯機１７に酸性水は通水しない。
【０００９】
また、浴室内でアルカリ水を飲用するときには三方弁１９を切換える。以上のように、陽イオン交換樹脂で水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分を除去し、風呂給湯機配管及び浴槽内へのスケール付着を防止できる。これにより、浴槽掃除の頻度を減らすこ
ともできる。
【００１０】
さらに、水の電気分解で得られる酸性水で、陽イオン交換樹脂を再生するため、食塩等の供給が不要になり連続的に軟水を供給することができる。また、酸性水を浴槽に通水することで、酸性風呂を楽しむこともでき、アルカリ水を浴室内で飲用することもできる。
【００１１】
一方、軟水化処理する技術として、水分解イオン交換膜を用いた技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
この方式では、一対の電極間に陽イオン交換層と陰イオン交換層の２層から成る水分解イオン交換膜を挟み込んだ構成であり、電極に通電すると水分解イオン交換膜の表面に硬度成分が吸着してイオン交換されて軟水化処理される。また、極性を逆にして電圧を印加すると陽イオン交換層と陰イオン交換層の界面で水が解離し、解離により生成した水素イオン、水酸化物イオンにより水分解イオン交換膜を再生することができる。
【特許文献１】特開平７−６８２５６号公報
【特許文献２】特許第４０４４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に示した前記従来の構成では、電気分解装置３と軟水化装置１３が別個に備えられているので、装置が複雑となると共に大きな設置スペースを必要となるという課題があった。また、陽イオン交換樹脂を再生する時、電気分解装置３によって電気分解により水を解離させて酸性水を生成しているが、水中で電気分解を行うと、電極表面から水素及び酸素のガスが発生する。そして、この発生したガスがシステム内に溜まり蓄積する可能性があるという課題があった。
【００１４】
一方、特許文献２に示した水分解イオン交換膜を用いた方式は、水分解イオン交換膜表面に硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去している。そして再生時には、電極に電圧を印加することにより、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換膜の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生する。したがって、軟水化処理と再生処理をひとつの装置内で行うことができる為、装置が簡易であり省スペース化が図れ、かつ、薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、給湯機への応用が期待できる有効な軟水化技術と考えられる。
【００１５】
しかし、特許文献１と同様に水中で電気分解が行われる為、給湯機に適用した場合、発生したガスが、貯湯タンク等のシステム内に溜まり蓄積する可能性があるという課題があった。
【００１６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、構成が簡易で且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、電気分解によって生成したガスが滞留することを防止し、使用性を向上した軟水化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】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明の軟水化装置は、少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、水分解イオン交換体で硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去し、そして再生時には、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換体の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生するため、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体内で行うので、軟水化装置と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【００１９】
また、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれずガスが機器内に溜まることがないため、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、構成が簡易で且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、電気分解によって生成したガスが滞留することを防止し、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の発明は、少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、水分解イオン交換体で硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去し、そして再生時には、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換体の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生するため、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体内で行うので、軟水化装置と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【００２３】
また、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれずガスが機器内に溜まることがないため、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【００２４】
第２の発明は、特に、第１の発明の軟水化装置の外装の上面部は凸面形状で、排水配管との接続口を、前記外装の上面部の略最上部に設けたことを特徴とするもので、再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、再生時に発生したガスは、外装上部の排水配管との接続口に集められ、外装を出た排水配管に集中して溜められるため、再生後に濃縮水と共に排水配管中に集中して溜まったガスは外部へ排出されることで、外装上部に局部的にガスが残留することを防止することができる。
【００２５】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、軟水使用機器へ軟水を供給する軟水配管を、外装の下部または側面下部に設けたことを特徴とするもので、排水配管と軟水配管が独立して設けられているので、再生時に発生したガスが通過する排出配管を用いることなく、軟水使用機器へ軟水化処理された水が導入されるので、再生後に排出配管内にガスが残留した場合でも、軟水化処理時に軟水使用機器内へガスが導入されることを防止することができる。
【００２６】
また、軟水配管は外装の下部または側面下部に設けられているので、再生後に外装の上部にガスが残留した場合でも、軟水化処理時に残留したガスを直接軟水配管に吸い込んで、軟水使用機器内へガスが導入されることを防止することができる。
【００２７】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明において、原水を供給する給水配管を備え、水分解イオン交換体による軟水化処理時と前記水分解イオン交換体の再生時とでは、流路において原水の流通方向が逆方向になるように、前記給水配管を接続したことを特徴とするもので、再生時に発生して外装上部に溜まったガスが層流状態となるので、排水配管を通じて外部へ排出され易くすることができる。
【００２８】
また、主に流路の上流側の水分解イオン交換体にイオン交換した硬度成分が、再生時には脱着して逆方向の下流側から上流側に流出することから、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００２９】
第５の発明は、特に第４の発明において、給水配管は、分岐部に三方弁を有する第１給水配管と第２給水配管とから構成され、軟水化処理時には、前記第１給水配管は上流側に、前記第２給水配管は下流側となるように、前記三方弁により、軟水化処理時と再生時とで給水経路を切り換える構成としたことを特徴とするもので、簡易な構成で、軟水化処理時と再生時で軟水化装置における流路の流通方向を切り換えることができ、再生時に発生して外装上部に溜まったガスを外部へ排出され易くすることができる。
【００３０】
また、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００３１】
第６の発明は、第１〜第５のいずれかの軟水化装置を搭載した給湯機で、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれず給湯機の貯湯タンク等のシステム内にガスが溜まることがない。
【００３２】
また、再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、排水配管が軟水化装置の外装上部に設けられているので、発生したガスが排水配管の設けられている外装上部に溜まる。これにより、再生後に濃縮水と共に排水配管を通じて外装上部に溜まったガスは外部へ排出される。したがって、再生後に外装内部にガスが残留することを抑制することができるので、再生時に軟水化装置で発生したガスが、軟水化処理時に給湯機の貯湯タンク内に導入されて、貯湯タンク等のシステム内に溜まることを防止し、使用性を向上することができる。
【００３３】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態の給湯機の構成図を示す。
【００３５】
図２には、本発明の第１の実施の形態の軟水化装置の断面図を示す。図３には、本発明の第１の実施の形態の再生時の軟水化装置の断面図を示す。
【００３６】
図１において、貯湯ユニット１には、原水と沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク２が設置されている。貯湯タンク２の下部には、水道水から原水を貯湯タンク２へ供給する原水配管３が開口して接続されて設けられている。また、貯湯タンク２の下部及には給水
配管４が開口して接続されており、軟水化装置５へポンプ６を介して給水されるようにされるように設けられている。
【００３７】
ここで、給水配管４は軟水化装置５の上流側で分岐しており、一方が第１給水配管７として軟水化装置５の側面上部に接続され、他方が第２給水配管８として軟水化装置５の下部に接続されている。分岐部には三方弁９が備えられており、軟水化装置５に導入する原水の給水経路を切り換えるように構成されている。
【００３８】
そして、軟水化装置５で軟水化処理された軟水は、軟水化装置５の下部に設けられた軟水配管１０を通じてヒートポンプユニット１１で沸き上げられて貯湯タンク２の上部へ供給される。軟水化装置５から出た軟水配管１０には電磁弁１２が設けられており、軟水化処理された水のヒートポンプユニット１１への供給動作を行う。さらに、貯湯タンク２の上部には給湯配管１３が開口して接続されており、沸き上げられて貯湯タンク２の上部に存在する湯を風呂等へ供給する。
【００３９】
ヒートポンプユニット１１内には、圧縮機１４、水加熱手段１５である水熱交換器、外気の熱を吸熱する空気熱交換器１６が冷媒配管１７で接続されて構成されたＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプサイクル１８を内蔵している。
【００４０】
図２において、軟水化装置５は、外装１９内に１対の電極２０が両端に設けられている。電極２０はチタンに白金がメッキされたものであり、電極の耐消耗性を確保している。
【００４１】
電極２０の間には、１対の水分解イオン交換体２１が流路２２を挟んで設けられている。水分解イオン交換体２１は、強酸性のイオン交換基を持つ陽イオン交換体２２と強塩基性のイオン交換基を持つ陰イオン交換体２３が１枚に張り合わされた２層構造となっている。そして、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３が向き合うように設置されている。
【００４２】
ここで、陽イオン交換体２２は、−ＳＯ３Ｈを官能基とする強酸性イオン交換基を含み、陰イオン交換体２３は、−ＮＲ３ＯＨを官能基とする強塩基性イオン交換基を含む。そして、水分解イオン交換体２１の陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３に水が接するように流路２４が構成されている。
【００４３】
ここで、外装１９の天面は凸面形状を成し、その最上部に再生時に生成する濃縮水を外部に排出する排水配管２５が接続されている。そして、軟水化装置５を出た排水配管２４には排水用電磁弁２６が設けられており、軟水化装置５の再生時に生成した濃縮水の排水動作を行う。
【００４４】
以上のように構成された給湯機について、以下その動作について説明する。
【００４５】
図１において、まず、原水配管３を通じて、貯湯ユニット１の貯湯タンク２へ原水が供給される。ここで、原水には硬度成分のカルシウムやマグネシウムが含まれており、水源が地下水を利用している地域や温泉地などでは硬度は１００ｐｐｍ以上の硬水となっており、給湯機の加熱手段の配管内にスケールを形成する原因となり得る。
【００４６】
通常、ヒートポンプ給湯機の沸き上げは、電気代の安価な深夜電力の時間帯を通じて行われる。深夜電力の開始時刻になると、ポンプ６によって貯湯タンク２内の硬度の高い原水が給水配管４を通じて軟水化装置５へ送られる。このとき、三方弁９により給水経路は第１給水配管７を通じて原水が軟水化装置５の外装１９の側面上部から導入される。
【００４７】
原水中には硬度成分の炭酸カルシウムがイオン化した状態で、流路２４の上部から流入し下方へ流れる。このとき、外装１９に設置された電極２０には直流電圧が印加され、陽イオン交換体２２側の電極２０にはプラスの電圧が印加され正極となる。一方、陰イオン交換体２３側の電極２０は負極となる。このとき、印加する電圧は水の分解電圧である１．２６Ｖ未満の電圧が印加される。
【００４８】
この結果、原水中のカルシウムイオンは陽イオン交換体２２へ、炭酸イオンは陰イオン交換体２３へ電気泳動して入り込む。そして、カルシウムイオンは、陽イオン交換体２２の強酸性イオン交換基の−ＳＯ３Ｈの水素イオンとイオン交換し、炭酸イオンは、陰イオン交換体２３の強塩基性イオン交換基の−ＮＲ３ＯＨの水酸化物イオンとイオン交換する。
【００４９】
こうして、流路２４中の硬度成分は除去されて軟水化される。そして、軟水化された水は、外装１９の下部に接続された軟水配管１０を通じて処理水が流出する。ここで、電磁弁１２は開状態、排水用電磁弁２６は閉状態となっているので、軟水化処理水は軟水配管１０を通じてヒートポンプユニット１１の水熱交換器１５に流入する。
【００５０】
ヒートポンプサイクル１８において、圧縮機１４の運転により空気熱交換器１６内の冷媒が蒸発し外気の熱を吸熱する。そして、冷媒配管１７を通じて外気を吸熱した冷媒が高圧に圧縮され水熱交換器１５で放熱される。この熱により水熱交換器１５内の水が加熱されて原水が沸き上げられる。ここで、加熱された処理水は硬度成分が除去されているので、水熱交換器１５の内面で炭酸カルシウムや硫酸マグネシウムといったスケールが付着することを防止することができる。そして、この水熱交換器１５で沸き上げられた湯が貯湯タンク２の上部から導入される。
【００５１】
このようにして、給湯機の沸き上げ時に軟水化装置５で原水が軟水化され、処理水は軟水配管１０を通って水熱交換器１５で加熱されて軟水化処理された湯が貯湯タンク２に溜められる。使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が給湯配管１３を通じて風呂の浴槽へ供給される。
【００５２】
ここで、軟水化処理時は軟水化装置５の電極２０には、水分解電圧である１．２６Ｖ以下の微弱電圧を印加するため、電極２０から水素、酸素のガスが発生することが無い。このため、軟水化処理水にはガスは混合されないので軟水配管１０を通じて貯湯タンク２内にガスが溜まることはない。
【００５３】
次に、沸き上げ運転中あるいは沸き上げ完了後に軟水化装置５の再生工程が行われる。軟水化装置５の再生運転時、電磁弁１２は閉状態となり、ヒートポンプユニット１１に処理水は導入されない。また、三方弁９により給水経路が第２給水配管８へ切り換えられる。貯留タンク２の下部から一定量の水がポンプ６により、給水配管４及び第２給水配管８を通じて原水が軟水化装置５の下部から導入される。
【００５４】
そして図３に示すように、軟水化装置５において、外装１９の下部から流路２４に一定量の原水が流入すると、電極２０には軟水化時とは逆方向の電圧が印加される。陰イオン交換体２３側の電極２０が正極となり、陽イオン交換体２２側の電極２０は負極となる。
【００５５】
水分解イオン交換体２１の両側に電圧を印加すると、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３の界面中のイオン成分が減少して抵抗が高くなり、ある時点で水の解離が行われ、水素イオン及び水酸化物イオンが生成する。
【００５６】
陽イオン交換体２２では、軟水化時にイオン交換されたカルシウムイオンが、生成した
水素イオンとイオン交換し再生される。そして、カルシウムイオンは流路２４中に放出される。一方、陰イオン交換体２３では、軟水化時にイオン交換された炭酸イオンが、生成した水酸化物イオンとイオン交換し再生される。そして、炭酸イオンは流路２４中に放出される。
【００５７】
ここで、水分解イオン交換体２１の再生には、水の分解電圧以上の電圧が必要であり、電極２０の表面には水素と酸素のガスが発生する。そして、このガスは外装１９の上部に移動する。外装１９の天面は凸形状に形成されているので、外装１９の上部に部分的に溜まらずに、排水配管２５との接続口に集中して溜められる。
【００５８】
そして、再生中に閉じられていた排水用電磁弁２６が開き、排水配管２５を通じて生成した濃縮水と発生したガスが排出される。排水は貯湯ユニット１の下部にある排水溝（図示せず）へ流される。こうして、排水配管２５を通じて濃縮水と共に外装１９上部に集中して溜まったガスは外部へ排出される。したがって、再生後に外装１９内部にガスが残留することを抑制することができる。
【００５９】
濃縮水が排水された後、再び貯留タンク２から一定量の水が軟水化装置５に導入されて、排水用電磁弁２６は再度閉じた状態となる。水分解イオン交換体２１の再生が行われる。その後、排水用電磁弁２６が開き、排水配管２５を通じて再生後の濃縮水が排出される。このような工程を数回繰り返すことで、軟水化装置５の再生が行われる。
【００６０】
一定時間、水分解イオン交換体２１に電圧を印加して軟水化装置５の再生が終了すると、排水用電磁弁２６が閉じ、三方弁９により給水経路が第１給水配管７に切り換えられる。そして、再び電磁弁１２が開いて、貯留タンク２から原水が第１給水配管７を通じて軟水化装置５の上部側方から導入され、流路２４の上方から下方に向かって原水は軟水化処理されて軟水配管１０を通じて流出する。
【００６１】
このように、排水配管２５と軟水配管１０が独立して設けられているので、再生時に発生したガスが通過する排水配管２５を用いることなく貯湯タンク等のシステムへ軟水化処理された水が導入されるので、再生後に排水配管２５内にガスが残留した場合でも軟水化処理時にシステム内へガスが導入されることを防止することができる。また、軟水配管１０は外装１９の下部に設けられているので、再生後に外装１９の上部にガスが残留した場合でも軟水化処理時に残留したガスを直接軟水配管１０に吸い込んでシステム内へガスが導入されることを防止することができる。
【００６２】
また、流路２４において、軟水化処理時は原水の流通方向が上方から下方となるのに対して再生時は下方から上方と逆方向になるので、再生時に発生して外装１９の上部に溜まったガスが層流状態となって排水配管２５を通じてガスを外部へ排出され易くすることができる。さらに、主に流路２４の上流側の水分解イオン交換体２１にイオン交換した硬度成分が、再生時には脱着して逆方向の下流側から上流側に流出することから、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態においては、貯湯タンク２と、水加熱手段１５と、軟水化装置５を設け、軟水化装置５は、外装１９の内部に、少なくとも一対の電極２０と、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３を有した水分解イオン交換体２１と、水分解イオン交換体２１の表面に接する流路２４とから構成されており、電極２０に電圧を印加して水分解イオン交換体２１を再生する時に生成する濃縮水を外部へ排出する排水配管２５を外装１９の上部または側面上部に設け、軟水化処理時は前記電極に０Ｖ以上水の分解電圧未満の電圧を印加することとしたことにより、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生すること
がないので、軟水処理された水中にガスは含まれず貯湯タンク等のシステム内にガスが溜まることがない。
【００６４】
再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、排水配管２５が軟水化装置５の外装１９上部に設けられているので、発生したガスが排水配管２５の設けられている外装１９上部に溜まる。これにより、再生後に濃縮水と共に排水配管２５を通じて外装１９上部に溜まったガスは外部へ排出される。
【００６５】
したがって、再生後に外装１９内部にガスが残留することを抑制することができるので、再生時に軟水化装置５で発生したガスが軟水化処理時に給湯機のシステム内に導入されて貯湯タンク等のシステム内に溜まることを防止し安全性を向上することができる。
【００６６】
また、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体２１内で行うので、軟水化装置５と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、メンテナンスの必要がなく装置構成が簡易で小型化を図ることができ、ガスがシステム内に溜まることを防止することができるので、洗濯機や食器洗い機の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯機の構成図
【図２】同軟水処理時の軟水化装置の断面図
【図３】同再生時の軟水化装置の断面図
【図４】従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
【００６９】
２ 貯湯タンク
３ 原水配管
４ 給水配管
５ 軟水化装置
７ 第１給水配管
８ 第２給水配管
１０ 軟水配管
１５ 水加熱手段
１９ 外装
２０ 電極
２１ 水分解イオン交換体
２２ 陽イオン交換体
２３ 陰イオン交換体
２４ 流路
２５ 排水配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟水処理された水を使用者に提供したり、機器の配管内のスケール生成を防止する軟水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯機の配管内のスケール生成を防止する技術として、イオン交換樹脂によって軟水化及び薬剤を用いずにメンテナンスフリーで再生する以下のような技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来配管のスケール生成を防止する給湯機の構成図を示すものである。
風呂給湯機に水を供給する水路となる原水供給パイプ１は、三方弁２を介して電気分解装置３の下部及び軟水化装置１３の上部に接続されており、採水時には軟水化装置１３に通水し、再生時には電気分解装置３に通水するように三方弁２を切り換える構成となっている。
【０００４】
電気分解装置３は、ポーラスな隔膜４、例えば、素焼きの隔膜によって陽極室７と陰極室８に仕切られ、これら極室にそれぞれ電極５及び６を配設している。また、陽極室７の上部には酸性水出口パイプ１０が三方弁１１を介して、陽イオン交換樹脂１２を充填した軟水化装置１３の上部及び三方弁１８を介して浴槽２１への水供給パイプ２３に接続されており、再生時には軟水化装置１３に通水し、浴槽２１で酸性風呂に入浴するときには、浴槽２１への水供給パイプ２３に通水するように三方弁１１を切り換える構成となっている。
【０００５】
また、陰極室８の上部にはアルカリ水出口パイプ９が三方弁１９を介して排水パイプ２２及び飲用水パイプ２０に接続されており、アルカリ水飲用時には飲用水パイプ２０に通水し、飲用以外のときは排水パイプ２２から排水するように三方弁１９を切り換える構成になっている。また、軟水化装置１３の下部には三方弁１４を介して排水パイプ１５及びパイプ１６を介して風呂給湯機１７が接続されている。
【０００６】
上記構成において、水は原水供給パイプ１を通り、採水時には三方弁２を切り換えて、陽イオン交換樹脂１２の充填してある軟水化装置１３上部から供給し、陽イオン交換樹脂１２により水中のカルシウム、マグネシウム等の陽イオンは、水素イオンと置換され、軟水がパイプ１６、風呂給湯機１７を介して、パイプ２３により浴槽２１に供給される。
【０００７】
陽イオン交換樹脂再生時には、水は三方弁２を切り換えて、隔膜４によって陽極室７及び陰極室８を分離形成し、これら極室にそれぞれ電極５、６を配設した電気分解装置３に供給される。電極５、６の両極間に直流電圧を印加し、陽極室７で得られた酸性水を三方弁１１を切り換えて軟水化装置１３の上部から供給する。このとき、三方弁１４を排水パイプ１５側に切り換え、水を風呂給湯機１７に通水しないようにする。
【０００８】
酸性風呂入浴時には、三方弁１１及び１８を切り換え陽極室７で得られた酸性水をパイプ１０、パイプ２３を介して浴槽２１に供給する。このとき、三方弁１８が切り換えられているため、風呂給湯機１７に酸性水は通水しない。
【０００９】
また、浴室内でアルカリ水を飲用するときには三方弁１９を切換える。以上のように、陽イオン交換樹脂で水中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分を除去し、風呂給湯機配管及び浴槽内へのスケール付着を防止できる。これにより、浴槽掃除の頻度を減らすこ
ともできる。
【００１０】
さらに、水の電気分解で得られる酸性水で、陽イオン交換樹脂を再生するため、食塩等の供給が不要になり連続的に軟水を供給することができる。また、酸性水を浴槽に通水することで、酸性風呂を楽しむこともでき、アルカリ水を浴室内で飲用することもできる。
【００１１】
一方、軟水化処理する技術として、水分解イオン交換膜を用いた技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
この方式では、一対の電極間に陽イオン交換層と陰イオン交換層の２層から成る水分解イオン交換膜を挟み込んだ構成であり、電極に通電すると水分解イオン交換膜の表面に硬度成分が吸着してイオン交換されて軟水化処理される。また、極性を逆にして電圧を印加すると陽イオン交換層と陰イオン交換層の界面で水が解離し、解離により生成した水素イオン、水酸化物イオンにより水分解イオン交換膜を再生することができる。
【特許文献１】特開平７−６８２５６号公報
【特許文献２】特許第４０４４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に示した前記従来の構成では、電気分解装置３と軟水化装置１３が別個に備えられているので、装置が複雑となると共に大きな設置スペースを必要となるという課題があった。また、陽イオン交換樹脂を再生する時、電気分解装置３によって電気分解により水を解離させて酸性水を生成しているが、水中で電気分解を行うと、電極表面から水素及び酸素のガスが発生する。そして、この発生したガスがシステム内に溜まり蓄積する可能性があるという課題があった。
【００１４】
一方、特許文献２に示した水分解イオン交換膜を用いた方式は、水分解イオン交換膜表面に硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去している。そして再生時には、電極に電圧を印加することにより、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換膜の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生する。したがって、軟水化処理と再生処理をひとつの装置内で行うことができる為、装置が簡易であり省スペース化が図れ、かつ、薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、給湯機への応用が期待できる有効な軟水化技術と考えられる。
【００１５】
しかし、特許文献１と同様に水中で電気分解が行われる為、給湯機に適用した場合、発生したガスが、貯湯タンク等のシステム内に溜まり蓄積する可能性があるという課題があった。
【００１６】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、構成が簡易で且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、電気分解によって生成したガスが滞留することを防止し、使用性を向上した軟水化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】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明の軟水化装置は、少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、水分解イオン交換体で硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去し、そして再生時には、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換体の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生するため、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体内で行うので、軟水化装置と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【００１９】
また、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれずガスが機器内に溜まることがないため、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、構成が簡易で且つ薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができ、電気分解によって生成したガスが滞留することを防止し、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の発明は、少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、水分解イオン交換体で硬度成分を吸着しイオン交換して硬度成分を除去し、そして再生時には、硬度成分がイオン交換した水分解イオン交換体の界面で水を解離させて水素イオンと水酸化物イオンを生成して再生するため、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体内で行うので、軟水化装置と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【００２３】
また、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれずガスが機器内に溜まることがないため、使用性を向上した軟水化装置を提供できる。
【００２４】
第２の発明は、特に、第１の発明の軟水化装置の外装の上面部は凸面形状で、排水配管との接続口を、前記外装の上面部の略最上部に設けたことを特徴とするもので、再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、再生時に発生したガスは、外装上部の排水配管との接続口に集められ、外装を出た排水配管に集中して溜められるため、再生後に濃縮水と共に排水配管中に集中して溜まったガスは外部へ排出されることで、外装上部に局部的にガスが残留することを防止することができる。
【００２５】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、軟水使用機器へ軟水を供給する軟水配管を、外装の下部または側面下部に設けたことを特徴とするもので、排水配管と軟水配管が独立して設けられているので、再生時に発生したガスが通過する排出配管を用いることなく、軟水使用機器へ軟水化処理された水が導入されるので、再生後に排出配管内にガスが残留した場合でも、軟水化処理時に軟水使用機器内へガスが導入されることを防止することができる。
【００２６】
また、軟水配管は外装の下部または側面下部に設けられているので、再生後に外装の上部にガスが残留した場合でも、軟水化処理時に残留したガスを直接軟水配管に吸い込んで、軟水使用機器内へガスが導入されることを防止することができる。
【００２７】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明において、原水を供給する給水配管を備え、水分解イオン交換体による軟水化処理時と前記水分解イオン交換体の再生時とでは、流路において原水の流通方向が逆方向になるように、前記給水配管を接続したことを特徴とするもので、再生時に発生して外装上部に溜まったガスが層流状態となるので、排水配管を通じて外部へ排出され易くすることができる。
【００２８】
また、主に流路の上流側の水分解イオン交換体にイオン交換した硬度成分が、再生時には脱着して逆方向の下流側から上流側に流出することから、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００２９】
第５の発明は、特に第４の発明において、給水配管は、分岐部に三方弁を有する第１給水配管と第２給水配管とから構成され、軟水化処理時には、前記第１給水配管は上流側に、前記第２給水配管は下流側となるように、前記三方弁により、軟水化処理時と再生時とで給水経路を切り換える構成としたことを特徴とするもので、簡易な構成で、軟水化処理時と再生時で軟水化装置における流路の流通方向を切り換えることができ、再生時に発生して外装上部に溜まったガスを外部へ排出され易くすることができる。
【００３０】
また、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００３１】
第６の発明は、第１〜第５のいずれかの軟水化装置を搭載した給湯機で、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生することがないので、軟水処理された水中にガスは含まれず給湯機の貯湯タンク等のシステム内にガスが溜まることがない。
【００３２】
また、再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、排水配管が軟水化装置の外装上部に設けられているので、発生したガスが排水配管の設けられている外装上部に溜まる。これにより、再生後に濃縮水と共に排水配管を通じて外装上部に溜まったガスは外部へ排出される。したがって、再生後に外装内部にガスが残留することを抑制することができるので、再生時に軟水化装置で発生したガスが、軟水化処理時に給湯機の貯湯タンク内に導入されて、貯湯タンク等のシステム内に溜まることを防止し、使用性を向上することができる。
【００３３】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態の給湯機の構成図を示す。
【００３５】
図２には、本発明の第１の実施の形態の軟水化装置の断面図を示す。図３には、本発明の第１の実施の形態の再生時の軟水化装置の断面図を示す。
【００３６】
図１において、貯湯ユニット１には、原水と沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンク２が設置されている。貯湯タンク２の下部には、水道水から原水を貯湯タンク２へ供給する原水配管３が開口して接続されて設けられている。また、貯湯タンク２の下部及には給水
配管４が開口して接続されており、軟水化装置５へポンプ６を介して給水されるようにされるように設けられている。
【００３７】
ここで、給水配管４は軟水化装置５の上流側で分岐しており、一方が第１給水配管７として軟水化装置５の側面上部に接続され、他方が第２給水配管８として軟水化装置５の下部に接続されている。分岐部には三方弁９が備えられており、軟水化装置５に導入する原水の給水経路を切り換えるように構成されている。
【００３８】
そして、軟水化装置５で軟水化処理された軟水は、軟水化装置５の下部に設けられた軟水配管１０を通じてヒートポンプユニット１１で沸き上げられて貯湯タンク２の上部へ供給される。軟水化装置５から出た軟水配管１０には電磁弁１２が設けられており、軟水化処理された水のヒートポンプユニット１１への供給動作を行う。さらに、貯湯タンク２の上部には給湯配管１３が開口して接続されており、沸き上げられて貯湯タンク２の上部に存在する湯を風呂等へ供給する。
【００３９】
ヒートポンプユニット１１内には、圧縮機１４、水加熱手段１５である水熱交換器、外気の熱を吸熱する空気熱交換器１６が冷媒配管１７で接続されて構成されたＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプサイクル１８を内蔵している。
【００４０】
図２において、軟水化装置５は、外装１９内に１対の電極２０が両端に設けられている。電極２０はチタンに白金がメッキされたものであり、電極の耐消耗性を確保している。
【００４１】
電極２０の間には、１対の水分解イオン交換体２１が流路２２を挟んで設けられている。水分解イオン交換体２１は、強酸性のイオン交換基を持つ陽イオン交換体２２と強塩基性のイオン交換基を持つ陰イオン交換体２３が１枚に張り合わされた２層構造となっている。そして、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３が向き合うように設置されている。
【００４２】
ここで、陽イオン交換体２２は、−ＳＯ３Ｈを官能基とする強酸性イオン交換基を含み、陰イオン交換体２３は、−ＮＲ３ＯＨを官能基とする強塩基性イオン交換基を含む。そして、水分解イオン交換体２１の陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３に水が接するように流路２４が構成されている。
【００４３】
ここで、外装１９の天面は凸面形状を成し、その最上部に再生時に生成する濃縮水を外部に排出する排水配管２５が接続されている。そして、軟水化装置５を出た排水配管２４には排水用電磁弁２６が設けられており、軟水化装置５の再生時に生成した濃縮水の排水動作を行う。
【００４４】
以上のように構成された給湯機について、以下その動作について説明する。
【００４５】
図１において、まず、原水配管３を通じて、貯湯ユニット１の貯湯タンク２へ原水が供給される。ここで、原水には硬度成分のカルシウムやマグネシウムが含まれており、水源が地下水を利用している地域や温泉地などでは硬度は１００ｐｐｍ以上の硬水となっており、給湯機の加熱手段の配管内にスケールを形成する原因となり得る。
【００４６】
通常、ヒートポンプ給湯機の沸き上げは、電気代の安価な深夜電力の時間帯を通じて行われる。深夜電力の開始時刻になると、ポンプ６によって貯湯タンク２内の硬度の高い原水が給水配管４を通じて軟水化装置５へ送られる。このとき、三方弁９により給水経路は第１給水配管７を通じて原水が軟水化装置５の外装１９の側面上部から導入される。
【００４７】
原水中には硬度成分の炭酸カルシウムがイオン化した状態で、流路２４の上部から流入し下方へ流れる。このとき、外装１９に設置された電極２０には直流電圧が印加され、陽イオン交換体２２側の電極２０にはプラスの電圧が印加され正極となる。一方、陰イオン交換体２３側の電極２０は負極となる。このとき、印加する電圧は水の分解電圧である１．２６Ｖ未満の電圧が印加される。
【００４８】
この結果、原水中のカルシウムイオンは陽イオン交換体２２へ、炭酸イオンは陰イオン交換体２３へ電気泳動して入り込む。そして、カルシウムイオンは、陽イオン交換体２２の強酸性イオン交換基の−ＳＯ３Ｈの水素イオンとイオン交換し、炭酸イオンは、陰イオン交換体２３の強塩基性イオン交換基の−ＮＲ３ＯＨの水酸化物イオンとイオン交換する。
【００４９】
こうして、流路２４中の硬度成分は除去されて軟水化される。そして、軟水化された水は、外装１９の下部に接続された軟水配管１０を通じて処理水が流出する。ここで、電磁弁１２は開状態、排水用電磁弁２６は閉状態となっているので、軟水化処理水は軟水配管１０を通じてヒートポンプユニット１１の水熱交換器１５に流入する。
【００５０】
ヒートポンプサイクル１８において、圧縮機１４の運転により空気熱交換器１６内の冷媒が蒸発し外気の熱を吸熱する。そして、冷媒配管１７を通じて外気を吸熱した冷媒が高圧に圧縮され水熱交換器１５で放熱される。この熱により水熱交換器１５内の水が加熱されて原水が沸き上げられる。ここで、加熱された処理水は硬度成分が除去されているので、水熱交換器１５の内面で炭酸カルシウムや硫酸マグネシウムといったスケールが付着することを防止することができる。そして、この水熱交換器１５で沸き上げられた湯が貯湯タンク２の上部から導入される。
【００５１】
このようにして、給湯機の沸き上げ時に軟水化装置５で原水が軟水化され、処理水は軟水配管１０を通って水熱交換器１５で加熱されて軟水化処理された湯が貯湯タンク２に溜められる。使用者が風呂（図示せず）などにおいて湯を使用する時は、貯湯タンク２に溜められた上層の湯が給湯配管１３を通じて風呂の浴槽へ供給される。
【００５２】
ここで、軟水化処理時は軟水化装置５の電極２０には、水分解電圧である１．２６Ｖ以下の微弱電圧を印加するため、電極２０から水素、酸素のガスが発生することが無い。このため、軟水化処理水にはガスは混合されないので軟水配管１０を通じて貯湯タンク２内にガスが溜まることはない。
【００５３】
次に、沸き上げ運転中あるいは沸き上げ完了後に軟水化装置５の再生工程が行われる。軟水化装置５の再生運転時、電磁弁１２は閉状態となり、ヒートポンプユニット１１に処理水は導入されない。また、三方弁９により給水経路が第２給水配管８へ切り換えられる。貯留タンク２の下部から一定量の水がポンプ６により、給水配管４及び第２給水配管８を通じて原水が軟水化装置５の下部から導入される。
【００５４】
そして図３に示すように、軟水化装置５において、外装１９の下部から流路２４に一定量の原水が流入すると、電極２０には軟水化時とは逆方向の電圧が印加される。陰イオン交換体２３側の電極２０が正極となり、陽イオン交換体２２側の電極２０は負極となる。
【００５５】
水分解イオン交換体２１の両側に電圧を印加すると、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３の界面中のイオン成分が減少して抵抗が高くなり、ある時点で水の解離が行われ、水素イオン及び水酸化物イオンが生成する。
【００５６】
陽イオン交換体２２では、軟水化時にイオン交換されたカルシウムイオンが、生成した
水素イオンとイオン交換し再生される。そして、カルシウムイオンは流路２４中に放出される。一方、陰イオン交換体２３では、軟水化時にイオン交換された炭酸イオンが、生成した水酸化物イオンとイオン交換し再生される。そして、炭酸イオンは流路２４中に放出される。
【００５７】
ここで、水分解イオン交換体２１の再生には、水の分解電圧以上の電圧が必要であり、電極２０の表面には水素と酸素のガスが発生する。そして、このガスは外装１９の上部に移動する。外装１９の天面は凸形状に形成されているので、外装１９の上部に部分的に溜まらずに、排水配管２５との接続口に集中して溜められる。
【００５８】
そして、再生中に閉じられていた排水用電磁弁２６が開き、排水配管２５を通じて生成した濃縮水と発生したガスが排出される。排水は貯湯ユニット１の下部にある排水溝（図示せず）へ流される。こうして、排水配管２５を通じて濃縮水と共に外装１９上部に集中して溜まったガスは外部へ排出される。したがって、再生後に外装１９内部にガスが残留することを抑制することができる。
【００５９】
濃縮水が排水された後、再び貯留タンク２から一定量の水が軟水化装置５に導入されて、排水用電磁弁２６は再度閉じた状態となる。水分解イオン交換体２１の再生が行われる。その後、排水用電磁弁２６が開き、排水配管２５を通じて再生後の濃縮水が排出される。このような工程を数回繰り返すことで、軟水化装置５の再生が行われる。
【００６０】
一定時間、水分解イオン交換体２１に電圧を印加して軟水化装置５の再生が終了すると、排水用電磁弁２６が閉じ、三方弁９により給水経路が第１給水配管７に切り換えられる。そして、再び電磁弁１２が開いて、貯留タンク２から原水が第１給水配管７を通じて軟水化装置５の上部側方から導入され、流路２４の上方から下方に向かって原水は軟水化処理されて軟水配管１０を通じて流出する。
【００６１】
このように、排水配管２５と軟水配管１０が独立して設けられているので、再生時に発生したガスが通過する排水配管２５を用いることなく貯湯タンク等のシステムへ軟水化処理された水が導入されるので、再生後に排水配管２５内にガスが残留した場合でも軟水化処理時にシステム内へガスが導入されることを防止することができる。また、軟水配管１０は外装１９の下部に設けられているので、再生後に外装１９の上部にガスが残留した場合でも軟水化処理時に残留したガスを直接軟水配管１０に吸い込んでシステム内へガスが導入されることを防止することができる。
【００６２】
また、流路２４において、軟水化処理時は原水の流通方向が上方から下方となるのに対して再生時は下方から上方と逆方向になるので、再生時に発生して外装１９の上部に溜まったガスが層流状態となって排水配管２５を通じてガスを外部へ排出され易くすることができる。さらに、主に流路２４の上流側の水分解イオン交換体２１にイオン交換した硬度成分が、再生時には脱着して逆方向の下流側から上流側に流出することから、生成した高濃度の濃縮成分がイオン交換体に付着することを防止し耐久性を向上することができる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態においては、貯湯タンク２と、水加熱手段１５と、軟水化装置５を設け、軟水化装置５は、外装１９の内部に、少なくとも一対の電極２０と、陽イオン交換体２２と陰イオン交換体２３を有した水分解イオン交換体２１と、水分解イオン交換体２１の表面に接する流路２４とから構成されており、電極２０に電圧を印加して水分解イオン交換体２１を再生する時に生成する濃縮水を外部へ排出する排水配管２５を外装１９の上部または側面上部に設け、軟水化処理時は前記電極に０Ｖ以上水の分解電圧未満の電圧を印加することとしたことにより、軟水化処理時は電圧を印加しないかあるいは水の分解電圧以下の電圧を印加するので、水が電気分解して水素及び酸素が発生すること
がないので、軟水処理された水中にガスは含まれず貯湯タンク等のシステム内にガスが溜まることがない。
【００６４】
再生時は電圧を印加することでガスが発生するが、排水配管２５が軟水化装置５の外装１９上部に設けられているので、発生したガスが排水配管２５の設けられている外装１９上部に溜まる。これにより、再生後に濃縮水と共に排水配管２５を通じて外装１９上部に溜まったガスは外部へ排出される。
【００６５】
したがって、再生後に外装１９内部にガスが残留することを抑制することができるので、再生時に軟水化装置５で発生したガスが軟水化処理時に給湯機のシステム内に導入されて貯湯タンク等のシステム内に溜まることを防止し安全性を向上することができる。
【００６６】
また、硬度成分の除去と再生に必要な水の解離の双方を水分解イオン交換体２１内で行うので、軟水化装置５と別に電気分解装置を設置する必要がなく、装置の構成が簡易且つ小型で薬剤を使わずにメンテナンスフリーで軟水化及び再生することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、メンテナンスの必要がなく装置構成が簡易で小型化を図ることができ、ガスがシステム内に溜まることを防止することができるので、洗濯機や食器洗い機の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯機の構成図
【図２】同軟水処理時の軟水化装置の断面図
【図３】同再生時の軟水化装置の断面図
【図４】従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
【００６９】
２ 貯湯タンク
３ 原水配管
４ 給水配管
５ 軟水化装置
７ 第１給水配管
８ 第２給水配管
１０ 軟水配管
１５ 水加熱手段
１９ 外装
２０ 電極
２１ 水分解イオン交換体
２２ 陽イオン交換体
２３ 陰イオン交換体
２４ 流路
２５ 排水配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とする軟水化装置。
【請求項２】
外装の上面部は凸面形状で、排水配管との接続口を、前記外装の上面部の略最上部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項３】
軟水使用機器へ軟水を供給する軟水配管を、外装の下部または側面下部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の軟水化装置。
【請求項４】
原水を供給する給水配管を備え、水分解イオン交換体による軟水化処理時と前記水分解イオン交換体の再生時とでは、流路において原水の流通方向が逆方向になるように、前記給水配管を接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軟水化装置。
【請求項５】
給水配管は、分岐部に三方弁を有する第１給水配管と第２給水配管とから構成され、軟水化処理時には、前記第１給水配管は上流側に、前記第２給水配管は下流側となるように、前記三方弁により、軟水化処理時と再生時とで給水経路を切り換える構成としたことを特徴とする請求項４に記載の軟水化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軟水化装置を搭載したことを特徴とする給湯機。
【請求項１】
少なくとも一対の電極と、陽イオン交換体、陰イオン交換体を有する水分解イオン交換体と、前記水分解イオン交換体の表面に接する流路と、外装と、前記電極に電圧を印加して前記水分解イオン交換体を再生する時に生成する濃縮水を、前記外装内より外部へ排出する排水配管とを備え、前記排水配管を前記外装の上部または側面上部に設けるとともに、軟水化処理時には、前記電極に０Ｖ以上、かつ、水の分解電圧未満の電圧を印加することを特徴とする軟水化装置。
【請求項２】
外装の上面部は凸面形状で、排水配管との接続口を、前記外装の上面部の略最上部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項３】
軟水使用機器へ軟水を供給する軟水配管を、外装の下部または側面下部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の軟水化装置。
【請求項４】
原水を供給する給水配管を備え、水分解イオン交換体による軟水化処理時と前記水分解イオン交換体の再生時とでは、流路において原水の流通方向が逆方向になるように、前記給水配管を接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軟水化装置。
【請求項５】
給水配管は、分岐部に三方弁を有する第１給水配管と第２給水配管とから構成され、軟水化処理時には、前記第１給水配管は上流側に、前記第２給水配管は下流側となるように、前記三方弁により、軟水化処理時と再生時とで給水経路を切り換える構成としたことを特徴とする請求項４に記載の軟水化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の軟水化装置を搭載したことを特徴とする給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２０１３４６（Ｐ２０１０−２０１３４６Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５００５６（Ｐ２００９−５００５６）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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