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【発明の名称】 硬水軟化装置における自動再生バルブ
【発明者】 【氏名】丸山 繁
【氏名】古川 吉貞
【課題】軟水装置におけるイオン交換樹脂を塩水により活性化させる再生工程を一体自動化し、樹脂タンク全体が均一に再生可能な自動再生バルブを提供することを目的とするものである。

【解決手段】イオン交換樹脂を充填した樹脂タンクと、イオン交換樹脂を再生するための塩水を収容した塩水タンクと、前記樹脂タンクへ原水を供給する原水配管・樹脂タンクで処理された軟水を送出する軟水配管・イオン交換樹脂の再生時の処理水を排出する排水配管および塩水タンクとの間で塩水吸引と注水を行なう塩水配管を接続した自動再生バルブと、所定時期に自動再生バルブを切換えて軟水採取状態から再生工程に移行させるとともに、この再生工程を順次行なわしめる硬水軟化装置において、自動再生バルブを切換弁、操作弁、注水弁、カム機構及びタイマー機構から構成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 イオン交換樹脂を充填した樹脂タンクと、イオン交換樹脂を再生するための塩水を収容した塩水タンクと、前記樹脂タンクへ原水を供給する原水配管・樹脂タンクで処理された軟水を送出する軟水配管・イオン交換樹脂の再生時の処理水を排出する排水配管および塩水タンクとの間で塩水吸引と注水を行なう塩水配管を接続した自動再生バルブと、所定時期に自動再生バルブを切換えて軟水採取状態から再生工程に移行させるとともに、この再生工程を順次行なわしめる硬水軟化装置において、前記自動再生バルブは切換弁、操作弁、注水弁、カム機構及びタイマー機構から構成されていることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【請求項２】 前記切換弁の内部には、複数の切換ピストンが垂設されたピストンロッドが収納され、該切換ピストンの切換位置に対応して再生工程が順次作動されることを特徴とする請求項１に記載の硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【請求項３】 前記カム機構には、排水弁作動カム、塩水弁作動カム及び再生操作レバーが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【請求項４】 前記カム機構に設けられた再生操作レバーはタイマー機構により作動されることを特徴とする請求項３に記載の硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【請求項５】 前記タイマー機構は、５０ＨZ或いは６０ＨZに切換可能な切換ギヤを設けたタイマーモーターから構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【請求項６】 前記タイマー機構のタイマーモーターには、変換ギヤが設けられ、該変換ギヤの切換により手動再生動作が設定可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の硬水軟化装置における自動再生バルブ。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬水軟化装置におけるイオン交換樹脂の活性化を自動的に行う再生バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ、温水器あるいは冷却器等の冷熱器具への給水には、冷熱器具内でのスケール付着を防止するため、給水に含まれる硬度成分（Ｃａ陽イオンやＭｇ陽イオン等のアルカリ土類金属イオン）を除去する硬水軟化装置が接続されており、中でもＮａ陽イオン型のイオン交換樹脂を用いて硬度成分を除去する方式の自動再生式硬水軟化装置（以下、軟水装置と略す）が広く普及している。
【０００３】この種の軟水装置は、前記硬度成分をイオン交換樹脂のＮａ陽イオンと置換させて給水中から除去するものである。イオン交換樹脂は、Ｎａ陽イオンと硬度成分の置換が飽和して貫流点に達し、硬度成分の処理水中への漏洩が始まったところでイオン交換樹脂に塩水（ＮａＣｌ）を接触させて処理中とは逆の反応（イオン交換樹脂に吸着されている硬度成分を溶出し、Ｎａ陽イオンを吸着させる）を起こさせ、硬度成分除去能力を再生する。
【０００４】また、再生工程に再生バルブが用いられることが一例として米国特許第４、２９０、４５１号明細書に開示されている。その模試的構成を図１９に基づいて説明する。図１９において、（１５１）はイオン交換樹脂（１６１）が充填された樹脂タンクで、ピストン（１６２）から構成される再生バルブ（１５２）に接続されており、この再生バルブ（１５２）からは前記樹脂タンク（１５１）のほぼ内部中央に位置し、樹脂タンク（１５１）の底に達する通水管（１５３）が接続され、通水管（１５３）の下側には通水口（１５４）が設けられている。
【０００５】再生バルブ（１５２）には、流路切替え機構の動力源としての電動機の他に、所定時間あるいは所定処理水量に達したときに、再生バルブ（１５２）を再生工程の所定位置に動作させるタイマー制御部(１５５)が設けられている。また、再生バルブ（１５２）には、樹脂タンク（１５１）に原水を供給するための原水入口（１５６）と、硬度成分が除去された軟水を送出するための軟水出口（１５７）と、再生工程中は塩水タンク（１５８）から塩水を吸い上げ、再生工程の最後では次回の再生用の塩水を作るために必要な用水を補給する塩水配管（１５９）と、再生に用いた塩水その他の用水を排出するための排水出口（１６０）とが、各処理工程毎の切替え流路に適合した配置構成で接続されている。
【０００６】塩水配管（１５９）の先端には、塩水タンク（１５８）の下部に流入口（１６３）を持つエアチャッキ（１６４）が接続され、流入口（１６３）が水中に没しているときは流路を開放し、流入口の高さまで水面が下がっているときには流路を閉鎖して、塩水配管（１５９）内に空気が浸入することを防止する。塩水タンク（１５８）内には、イオン交換樹脂（１６１）の能力再生を行なう食塩を貯えておくと同時に、食塩の粒が塩水タンク（１５８）の底部に落下しないように細かい網目を有する塩フィルターが配備されている。
【０００７】この種の軟水装置では、予め設定された時刻、もしくは予め設定された軟水送出量に達すると、タイマー制御部(１５５)の制御によって軟水採取状態からイオン交換樹脂（１６１）の再生工程に、再生バルブ（１５２）が切替えられる。そして、再生バルブ（１５２）が再生工程に移った後は、「逆洗工程」、「塩水再生工程」、「押出工程」、「洗浄工程」、「注水工程」等、いわゆる再生工程の各処理工程を順次行なって能力の低下していたイオン交換樹脂（１６１）を再び硬度成分除去が可能な元の状態に再生し、再び再生バルブ（１５２）を軟水採取状態に復帰させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のような軟水装置の再生バルブ（１５２）において、再生バルブ（１５２）はピストン（１６２）により構成されているので、ピストン（１６２）の往復動に起因して再生工程が第一洗浄・第一逆洗・薬注・押出・第二逆洗・第二洗浄・注水の７工程にわたり工程数が増加する。すなわち、各工程上の水路位置を一つのピストン（１６２）が往復することにより、薬注・押出工程で食塩水がイオン交換樹脂層を上から下へ流れ、反応した水が排水されている状態から、復路において、第二逆洗工程で原水がイオン交換樹脂層を下から上に流れることである。
【０００９】このような構成により、上から流された食塩水は通水管に沿って流れ、直ちに樹脂フィルターから通水管（１５３）に流入するので、イオン交換の範囲が樹脂タンク（１５１）の中心部に限られ、樹脂タンク（１５１）の側壁に近い部分は再生ができなくなる。また、反応を終わって排水されるべき水がイオン交換樹脂層を介して排水され、第二洗浄工程で再びイオン交換樹脂層を流れる水が上から下になるので、第二逆洗で排水へ向かっていた水は再びイオン交換樹脂層に戻され、排水へ流れるが、このような工程が短時間で行われると押出工程以後、排出される水はイオン交換樹脂層内を徘徊されるだけで、完全に排水されないという不都合が生じる。
【００１０】そこで、本発明は、これらの不都合を解決すべくなされたものであり、軟水装置におけるイオン交換樹脂を塩水により活性化させる再生工程を一体自動化し、樹脂タンク全体が均一に再生可能な自動再生バルブを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明は、イオン交換樹脂を充填した樹脂タンクと、イオン交換樹脂を再生するための塩水を収容した塩水タンクと、前記樹脂タンクへ原水を供給する原水配管・樹脂タンクで処理された軟水を送出する軟水配管・イオン交換樹脂の再生時の処理水を排出する排水配管および塩水タンクとの間で塩水吸引と注水を行なう塩水配管を接続した自動再生バルブと、所定時期に自動再生バルブを切替えて軟水採取状態から再生工程に移行させるとともに、この再生工程を順次行なわしめる硬水軟化装置において、自動再生バルブは切換弁、操作弁、注水弁、カム機構及びタイマー機構から構成されていることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。また、切換弁の内部には、複数の切換ピストンが垂設されたピストンロッドが収納され、該切換ピストンの切換位置に対応して再生工程が順次作動されることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。さらに、カム機構には、排水弁作動カム、塩水弁作動カム及び再生操作レバーが設けられていることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。さらにまた、カム機構に設けられた再生操作レバーはタイマー機構により作動されることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。またさらに、タイマー機構は、５０ＨZ或いは６０ＨZに切換可能な切換ギヤを設けたタイマーモーターから構成されていることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。そして、タイマー機構のタイマーモーターには、変換ギヤが設けられ、該ギヤの切換により手動再生動作が設定可能に構成されていることを特徴とする硬水軟化装置における自動再生バルブである。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の硬水軟化装置の全体を示す模試的断面図である。図において、（２）はイオン交換樹脂（１３０）が充填された樹脂タンクで、自動再生バルブ（１３１）に接続されており、この自動再生バルブ（１３１）からは前記樹脂タンク（２）のほぼ内部中央に位置し、樹脂タンク（２）の底に達する通水管（９）が接続され、通水管（９）の下側には樹脂フィルター（９ａ）を有する通水口（９ｂ）が設けられている。
【００１３】自動再生バルブ（１３１）には、流路切換機構の動力源としての電動機の他に、所定時間あるいは所定処理水量に達したときに、自動再生バルブ（１３１）を再生工程の所定位置に動作させるタイマー制御部が設けられている。また、自動再生バルブ（１３１）には、樹脂タンク（２）に原水を供給するための原水入口（１３２）と、硬度成分が除去された軟水を送出するための軟水出口（１３３）と、再生工程中は塩水タンク（１３５）から塩水を吸い上げ、再生工程の最後では次回の再生用の塩水を作るために必要な用水を補給する塩水配管（１３６）と、再生に用いた塩水その他の用水を排出するための排水口（１３４）とが、各処理工程毎の切換流路に適合した配置構成で接続されている。なお、前記原水入口（１３２）、軟水出口（１３３）及び排水口（１３４）には、それぞれ配管が取付けられることはいうまでもない。
【００１４】塩水配管（１３６）の先端には、塩水タンク（１３５）の下部に流入口（１３７）を持つエアチャッキ（１３８）が接続され、流入口（１３７）が水中に没しているときは流路を開放し、流入口（１３７）の高さまで水面が下がっているときには流路を閉鎖して、塩水配管（１３６）内に空気が浸入することを防止する。塩水タンク（１３５）内には、イオン交換樹脂（１３０）の能力再生を行なう食塩（１３９）を貯えておくと同時に、食塩（１３９）の粒が塩水タンク（１３５）の底部に落下しないように細かい網目を有する塩フィルター（図示せず）が配備されている。
【００１５】この種の軟水装置では、予め設定された時刻、もしくは予め設定された軟水送出量に達すると、タイマー制御部の制御によって軟水採取状態からイオン交換樹脂（１３０）の再生工程に、自動再生バルブ（１３１）が切替えられる。そして、自動再生バルブ（１３１）が再生工程に移った後は、「逆洗工程」、「塩水再生工程」、「押出工程」、「洗浄工程」、「注水工程」等、いわゆる再生工程の各処理工程を順次行なって能力の低下していたイオン交換樹脂（１３０）を再び硬度成分除去が可能な元の状態に再生し、再び自動再生バルブ（１３１）を軟水採取状態に復帰させる。
【００１６】自動再生バルブは、切換弁、操作弁、注水弁、カム機構及びタイマー機構から構成され、自動再生工程はタイマー機構を介して操作される再生操作レバーにより連動操作されるように構成されている。
【００１７】図２は自動再生バルブの斜視図、図３はタイマー機構を取外した自動再生バルブの斜視図、図４は自動再生バルブの正面断面図、図５は自動再生バルブの背面断面図、図６はタイマー機構を取外した自動再生バルブの分解斜視図において軟水状態を示す図、図７はタイマー機構を取外した自動再生バルブの分解斜視図において逆洗及び洗浄状態を示す図、図８はタイマー機構を取外した自動再生バルブの分解斜視図において薬注及び押出状態を示す図である。切換弁について説明する。切換弁本体（１）は樹脂タンク（２）にＯリング（４）を介してネジ（３）により装着され、前記本体（１）には樹脂用フィルター（５）が取付ネジ（７）を介して取付用フィルター取付板（６）に取付けられ、該取付板（６）にはＯリング（８）を介して通水管（９）が装着されている。切換弁本体側部には、原水入口（１３２）及び軟水出口（１３３）が設けられ、配管口（１０）をがジョイント（１１）を介してクランプ（１２）により取付けられる。前記クランプ（１２）は取付ネジ（１３）により配管口（１０）に取付けられ、ジョイント（１１）のシールはＯリング（１４）により行われる。なお、配管口（１０）にはガスネジが刻まれ、配管（１５）が取り付けられる。
【００１８】切換弁本体（１）内部には、シリンダー（１６）が設けられ、Ｏリング（１７）によりシールされ、原水・軟水の水路が形成されている。前記シリンダー（１６）内には、Ｏリング（２２）を各々装着した切換ピストンＡ（１８）及び切換ピストンＢ（１９）を設けたピストンロッド（２０）がＥリング（２１）を介して装着されている。また、ピストンロッド（２０）の一端にはスライダー（２３）がピン（２４）により固定されている。切換弁本体（１）端面には、取付ネジ（２６）により前蓋（２５）が取付けられ、Ｏリング（２７）によりシールされ、該前蓋（２５）にはピストンロッド（２０）を貫通させる孔が設けられ、軸受（２８）を取付ネジ（２９）により取付けピストンロッド（２０）の動きを滑りやすくしている。なお、軸受（２８）にはＯリング（３０）を設け、ピストンロッド（２０）との間のシールを行っている。切換弁本体（１）の他端には、取付ネジ（２６）により後蓋（３１）が取付けられ、Ｏリング（２７）によりシールされている。
【００１９】このような構成を備えた切換弁の水の流れを説明する。
（イ）軟水採取時の流れ原水入口（１３２）から流入した原水は、原水側のシリンダー（１６）部を流れ、前蓋（２５）側を通ってフィルター（５）へ流れる。イオン交換樹脂（１３０）でイオン交換を行った軟水は通水管（９）を通り、軟水側のシリンダー（１６）部を通って軟水出口（１３３）へ流れる。
（ロ）薬注時の流れ原水入口（１３２）から中央のシリンダー（１６）部を流れ、エゼクターの原水側に流れる。エゼクターにより吸い上げた塩水は後蓋側を流れ、通水管（９）に流れる。 通水管（９）からイオン交換樹脂層（１３０）でイオン交換を行った排水は前蓋（２５）側からシリンダー（１６）の外側を通って排水弁に流れる。
（ハ）バイパス路原水入口（１３２）から中央シリンダー（１６）を通って軟水出口（１３３）に流れる。
【００２０】操作弁を説明する。図９は操作弁を説明する正面断面図である。操作弁本体（３２）は排水弁、塩水弁、エゼクター等より構成されており、取付ネジ（３３）により切換弁本体（１）に取付けられ、Ｏリング（３４）によりシールされている。ピストンロッド（３５）には、ピストン弁体（３６）がＥリング（３７）を介して取付けられ、Ｏリング（３８）によりシール部が構成されている。また、ピストンロッド（３５）はピストン弁受（３９）に装着されピストン弁を構成している。なお、ピストンロッド（３５）のシールはＯリング（４０）による。前記ピストン弁受（３９）は、操作弁本体（３２）に装着され、ピストン弁カバー（４１）により取付ネジ（４２）で固定され、Ｏリング（４３）によりシールされている。ピストンロッド（３５）とピストン弁受（３９）の間には、付勢スプリング（４４）を巻着し、Ｅリング（４５）により取付けられているので、ピストンロッド（３５）が押された後、付勢スプリング（４４）により戻される。操作弁本体（３２）には、エゼクター受（４６）及びエゼクター吹出し（４７）が装入され、Ｏリング（４８）（４９）によりシールされると共に、エゼクター蓋（５０）を取付ネジ（５１）により固定され、Ｏリング（５２）でシールされている。前記エゼクター吹出し（４７）とエゼクター蓋（５０）との間にはエゼクターフィルター（５３）が装着されている。
【００２１】このような構成を備えた操作弁の水の流れを説明する。
（イ）薬注時の排水の流れ切換弁（１）からの原水は、ピストン弁体（３６）とピストン弁受（３９）の間を流れて、注水弁の排水口に流れる。
（ロ）エゼクターの流れ切換弁（１）からの原水は、エゼクターフィルター（５３）からエゼクター吹出し（４７）部へ流れ、塩水を吸込んで切換弁（１）へ流れる。
（ハ）塩水の流れ注水弁から流入した塩水は、ピストン弁体（３６）とピストン弁受（３９）の間を通ってエゼクターの吸込口に流れる。
【００２２】注水弁本体を説明する。図１０（イ）は注水弁本体の正面断面図、同図（ロ）は注水弁本体の側面断面図、同図（ハ）は注水弁受けと注水弁シャフトの側面図、図１１は注水弁の分解斜視図である。注水弁本体（５４）は、操作弁本体（３２）に取付ネジ（５５）により取付けられ、Ｏリング（５６）によりシールされている。排水管（５７）はガスネジが刻設された部分に装着され、この部分には排水コントローラ（５８）が設けられ、その必要排水量に合わせた孔径により排水量が調節される。これのシールはＯリング（５９）により行われる。注水調節部分は、ボール（６０）が封入され、注水弁の中を自由に転動し、薬注時には水路を開放し、注水時には水路を制限することができる逆止弁構造である。ボール（６０）を受ける注水弁受（６１）には、中央の孔と端面に細いスリットを扇形に設け水路を構成している。該注水弁受（６１）内に収納される注水弁シャフト（６２）の端面には、中央に孔と扇形に浅い凹みによる水路が形成されており、注水弁受（６１）と併合することで、双方の水路が不整合の場合には注水ができず、水路が整合した場合には、その重なった水路の大きさに応じて、注水量が制限されて流れるように構成されている（図１１参照）。
【００２３】注水弁シャフト（６２）の他端には、注水弁摘み（６３）が取付ネジ（６４）に取付けられ、注水弁摘み（６３）には、その位置を示す目印が付けられ、この位置は注水弁シャフト（６２）の扇形の浅い凹みの位置と合わされている。注水弁本体（５４）は取付ネジ（６６）を介して注水弁蓋（６５）が取付けられ、該蓋（６５）には注水弁受けのスリット位置に合わせた目盛りが１８０度にわたり目盛られている。なお、注水弁受（６１）、注水弁シャフト（６２）、注水弁蓋（６５）のシールは、Ｏリング（６７）（６８）（６９）により行われる。これにより、注水弁摘み（６３）の目印と注水弁蓋（６５）の目盛りとを合わせることにより、注水量を調節することができる。
【００２４】このような構成を備えた注水弁本体の水の流れを説明する。
（イ）排水の流れ排水弁からの排水は、注水弁の排水部へ流れ、排水コントローラ（５８）により水量調節され、排水管（５７）に流される。
（ロ）薬注時の流れエゼクターにより吸い込まれた塩水は塩水管（１３６）を通り、注水弁の注水弁シャフト（６２）の中央の孔を通り、ボール（６０）と注水弁受（６１）の間を流れて塩水弁へ流れる。
（ハ）注水時の流れ塩水弁からの注水は、注水弁受（６１）のスリットにより、注水弁シャフト（６２）の中央の孔を通って塩水管（１３６）に流れる。
【００２５】カム機構を説明する。図１２はカム機構の平面断面図、図１３はカムとカムシャフトの作動を説明する図である。カム機構は、ピストン部、排水弁・塩水弁の作動カム部、駆動部より構成されている。カムシャフト（７１）は、一端に再生レバー（７０）、再生ギア（７３）、排水カム（７４）、塩水カム（７５）を装着し、キー状の凸部により動力を相互に伝動すると共に、他端は、フランジ状でマイクロスィツチ（１２０）をＯＮ・ＯＦＦするための溝が設けられている。再生レバー（７０）は、カムシャフト（７１）に設けられたキー状の凸部取付ネジ（７２）により固定され、該再生レバー（７０）は再生時刻になると回転する再生ダイヤル（１０４）に設けられたスライドピン（１０６）により蹴飛ばされて回転するが、この回転はカムシャフト（７１）に伝動され、カムシャフト（７１）を回転させるものである。カムシャフト（７１）に設けられたキー状の凸部には、再生ギア（７３）が装着され、タイマーのスライドギア（９４）より動力を受け、カムシャフト（７１）を回転させるものである。（７６）はカムシャフト軸受でカムシャフト（７１）の回転を支えている。シャフト受け（７８）はカムシャフト軸受（７６）と共にカムシャフト（７１）の回転を支えている。
【００２６】排水カム（７４）と塩水カム（７５）は、各々排水弁と塩水弁のピストンロッド（３５）に対応しており、カムの凸形状の時にピストンロッド（３５）を押し、凹形状の時にピストンロッド（３５）を戻すように作動する。このカム形状と切換ピストンＡ（１８）及び切換ピストンロッドＢ（１９）の位置によって再生工程の状態が決められる。再生ギア（７３）のギア部は、一部切欠けを設け、通常はスライドギア（９４）の動力を受けずにいるが、再生レバー（７０）が回転することにより、カムシャフト（７１）が回転し、この回転に追従して再生ギア（７３）が回転してスライドギア（９４）と噛み合い動力を受けるように構成されている。再生ギア（７３）が一回転して、切欠け部がスライドギア（９４）の噛み合い部に到達すると、動力が切断される。前記再生ギア（７３）の切欠け部には、細い溝を設け、スライドギア（９４）との噛み合い開始の位置合わせに起因して生じる撓みを防止し、噛み合わせを容易にしている。
【００２７】このような構成を備えたカム機構の動力伝達を説明する。
（イ）再生始めタイマーからの動力は、再生ダイヤル（１０４）のスライドピン（１０６）から再生レバー（７０）に伝動され、カムシャフト（７１）を回転させ、再生ギア（７３）がスライドギア（９４）に噛み合う。
（ロ）再生中スライドギア（９４）と噛み合った再生ギア（７３）は、カムシャフト（７１）を回転させ、排水カム（７４）、塩水カム（７５）を回転させスライダー（２３）を動かす。
（ハ）再生終わり再生ギア（７３）の切欠部がスライドギア（９４）との噛み合いを解き、動力の伝達が解除される。
【００２８】タイマー機構を説明する。図１４はタイマー機構の側面断面図、図１５はタイマー機構の平面図、図１６はタイマーモーターのサイクルギアの説明図、図１７はモーターギアとサイクルギアのギア接続を説明する図、図１８は電装部の電気接続図である。タイマー機構は、タイマーモーター、時計表示部、再生動力の伝達部、電装部品、カバーより構成される。タイマーモーター（８０）は、取付ネジ（８２）によりタイマー台（８１）に固着され、該モーター（８０）の出力軸にはモーターギア（８３）が取付けられている。なお、本発明の実施例では、タイマーモーター（８０）は６０ＨZ用、減速比１／４０ＲＰＭ、モーターギアは１２枚である。タイマー台（８１）には、回転自在なサイクルギアホルダー（８４）が装着され、ホルダー押え（８５）を介して取付ネジ（８６）により取付けられている。また、サイクルギアホルダー（８４）の所定位置には、５０サイクルギア（８７）と６０サイクルギア（８８）が挿入され、サイクルギアカバー（８９）で押さえられ取付ネジ（９０）によって取付けられている。５０サイクルギア（８７）は段付きギアからなり、モーターギア（８３）と噛み合う箇所と変換ギア（９３）と噛み合う箇所のギア比を５０対６０に設定している。本発明の実施例では、１５枚と１８枚のギアである。なお、６０サイクルギア（８８）はストレートギアであり、本発明の実施例では１５枚のギアである。
【００２９】サイクルホルダー（８４）は固定ネジ（９１）とナット（９２）により、所定位置に合わせてタイマー台（８１）に固定されるが、固定される取付孔は２カ所設けられ、それぞれ５０サイクル用或いは６０サイクル用として取付けられる。この際、５０サイクル用の位置の場合、モーターギア（８３）と５０のサイクルギア（８７）が噛み合い、また、６０サイクル用の位置では、モーターギア（８３）と６０サイクルギア（８８）が噛み合い所定の使用地域の周波数に整合させることができる。変換ギア（９３）は、タイマー台（８１）の軸受部とタイマー本体（１０１）の軸受部に装着され、タイマーモーター（８０）の回転方向を変えるためのものであり、本発明の実施例では１５枚のギアとしている。
【００３０】スライドギア（９４）は、段付きギアで、２対９のギア比が入力部と出力部のギア（実施例では、１２枚と５４枚のギア）より構成され、タイマー台（８１）の軸受部とタイマー本体（１０１）の軸受部に装着され、変換ギア（９３）からの動力を時刻ギア（９６）と再生ギア（７３）に伝動する。また、スライドギア（９４）のシャフト部には、スライドスプリング（９５）が装着され、該スプリング（９５）の一方をスライドギア（９４）のギア部に、他方をタイマー台（８１）に受けさせ、スライドギア（９４）のシャフトを押すことにより、ギア部の噛み合いを外すことができ、戻すときにはスライドスプリング（９５）により戻される。これにより、時刻ギア（９６）との噛み合わせを外し、時刻ギア（９６）の時刻合わせを容易にすることができる。また、再生ギア（７３）との噛み合わせを外すことにより、再生を手動で行うことが可能である。
【００３１】時刻ギア（９６）は、時刻ギア押え（９７）に挟まれ、取付ネジ（９８）により取付けられ、スライドギア（９４）より動力を受け、タイマーモーター（８０）からの回転を各々のギア比で減速することにより、一日一回転の時計表示を行う。また、時刻ギア（９６）には、再生日ダイヤル（１０４）を回転させるための凸部を所定位置に設け、設定した時刻に再生を行うことができる。時刻板（９９）は、時刻ギア（９６）と時刻ギア押え（９７）の間にＯリング（１００）を介して装着され、該時刻板（９９）には２４時間の目盛りを振り、再生を行いたい時刻を時刻ギア（９６）の再生マーク◇印に合わせ、次に時刻ギア（９６）を回して現在の時刻にタイマー本体（１０１）の▽印に合わせて、再生する時刻をセットすることができる。前記タイマー本体（１０１）は、シャフト受け（７８）と操作弁本体（３２）に取付ネジ（１０２）を介して固定されると共に、変換ギア（９３）、スライドギア（９４）を挟んで取付ネジ（１０３）によりタイマー台（８１）が固定されている。
【００３２】再生日ダイヤル本体（１０４）には、時刻ギア（９６）の凸部（９６ａ）が噛み合うような凹部が設けられ、該時刻ギア（９６）により回転させられ、また、タイマー本体（１０１）との位置関係を保つための溝が設けられ、位置決めピン（１０５）のバネ作用により位置決めされる。前記位置決めピン（１０５）には、タイマー本体（１０１）の長い溝に装着されるピン部分と、溝部をスライドし戻るためのバネ部より構成され、再生日ダイヤル本体（１０４）とタイマー本体（１０１）の位置関係を保持している。一方反対側には、スライドピン（１０６）が位置決めされる凹凸部が設けられている。スライドピン（１０６）は、再生日ダイヤル（１０４）本体の中を放射状にスライドできるよう設けられ、その位置を決める凸部を設けている。該凸部は一体のバネ構造により、再生日ダイヤル（１０４）本体の凸部を乗り越えることができる。これにより、再生を行う日は「出」、再生を行わない日は「入」としてセットすることができる。再生日ダイヤル蓋（１０７）には、スライドピン（１０６）がスライド可能な溝が設けられ、スライドピン（１０６）を挟んで、取付ネジ（１０８）により再生日ダイヤル本体に取付けられている。再生日ダイヤル本体（１０４）と再生日ダイヤル蓋（１０７）は組立てられ、タイマー本体（１０１）に装着され、再生日ダイヤル押え（１１０）に押さえられ、取付ネジ（１１１）により取付けられる。これら再生日ダイヤルは、ユニットにより交換可能である。本発明の実施例では、再生日の設定を７日用と１２日用に設定し、７日用はその曜日に合わせて自由に設定することができ、１２日用は１日、２日、３日、４日、６日、１２日毎に再生を行えるようにセットすることができる。
【００３３】タイマー台（８１）には、ナット（１１２）をナット受け（１１３）に入れ、取付ネジ（１１４）により取付けられ、該タイマー台（８１）には、青色ネオン管（１１８）と赤色ネオン管（１１９）がナットにより固定され、各ネオン管のリード線が端子台（１２３）の所定位置に接続されている。これにより、軟水採取中は青色ネオン管（１１８）が点灯し、再生中は赤色ネオン管が点灯し、その状態を表示する。本体カバー（１１５）は溝部をタイマー台（８１）の側面に合わせて装着され、フロントカバー（１１６）は前記本体カバー（１１５）に合わせて装着され化粧ネジ（１１７）によりナット（１１２）にネジ込んで固定されている。マイクロスイッチ（１２０）は、取付ネジ（１２１）によりカムシャフト軸受（７６）及びジャック（１２２）を介して端子台（１２３）に固定され、カムシャフト（７１）の溝の位置によって、ＯＮ・ＯＦＦ動作を行う。端子台（１２３）は、取付ネジ（１２４）によりタイマー台（８１）に固定され、該端子台（１２３）には、電源線（１２４）、タイマーモーター（８０）、青色ネオン管（１１８）、赤色ネオン管（１１９）及びマイクロスイッチ（１２０）の各リード線が所定位置に接続されている。
【００３４】以上のような構成を備えたタイマー機構におけるタイマー動力系を説明する。
（イ）タイマーの時計としての動力系は、タイマーモーター（８０）により、モーターギア（８３）に出力され、その使用地域の周波数に合わせて、５０ＨZ 地域では５０サイクルギア（８７）に、６０ＨZ地域では６０サイクルギア（８８）を介して変換ギア（９３）に伝動され、さらにスライドギア（９４）を介して時刻ギア（９６）に伝動され、該ギア（９６）は一日一回転する。
（ロ）時刻ギア（９６）が、一日一回再生日ダイヤル（１０４）を回転させるが、この時、再生を行うようにスライドピン（１０６）がセットされると、該ピン（１０６）が再生レバー（７０）を回転させ再生を始める。
（ハ）再生レバー（７０）が回転して、再生ギア（７３）がスライドギア（９４）と噛み合うと、カムシャフト（７１）を介して排水カム（７４）、塩水カム（７５）及びスライダー（２３）を動かして再生状態を行わせる。
【００３５】上記の構成を備えた軟水装置の各処理工程におけるの水の流れを説明する。
（イ）軟水採取状態では、硬度成分を含んだ原水が原水入口（１３２）から樹脂タンク（２）内の上部に流入し、イオン交換樹脂（１１）層を通過してＮａ陽イオンと硬度成分の置換が行なわれて軟水となり、通水口（９ｂ）の樹脂フィルター（９ａ）を通過して、通水管（９）を下方から上方に流れて軟水出口（１３３）から外部の軟水使用機器に供給される。すなわち、図６に示すように、原水はシリンダー（１６）内の切換ピストンＡ（１８）により、シール位置「Ａ」でシールされているので、軟水側流路には流出することはない。また、排水弁、塩水弁は共に閉じられているので、これらの弁から軟水が流出することがない。
【００３６】（ロ）「逆洗工程」は、軟水採取が一定時間経過した後、もしくは一定送出量に達した後に、タイマー制御部の制御により自動再生バルブ（１３１）が再生工程に切り替わった時の最初の工程で、原水入口（１３２）からの原水は、自動再生バルブ（１３１）から通水管（９）を経由して通水口（９ｂ）から樹脂タンク（２）内に流出し、軟水採取状態とは逆に、樹脂タンク（２）内を下方から上方に向かって流れ、イオン交換樹脂（１３０）層をほぐしながら自動再生バルブ（１３１）を経由して排水口（１３４）から系外に排出される。すなわち、図７に示すように、スライダー（２４）に取付けられた切換ピストンＡ（１８）が図中右に移動し、シール位置を「Ｂ」に変える。この時、ピストンロッド（２０）と同軸の排水カム（７４）が回転し、排水弁を押し開く。これにより、原水は通水管（９）、樹脂フィルター（９ａ）を通過して、イオン交換樹脂（１３０）層を下方から上方に流れて、イオン交換樹脂（１３０）層をほぐし、排水弁を経由して排水される。この時、原水は軟水側へバイパス水として供給され、軟水側で閉じられていれば流れない。この「逆洗工程」では、軟水採取中にイオン交換樹脂（１３０）に溜った懸濁物を系外に洗い流すと同時に、軟水採取中に押し固められたイオン交換樹脂（１３０）層を解きほぐすことで、つぎの「塩水再生工程」での塩水とイオン交換樹脂（１３０）とのの接触反応がまんべんなく行なわれるようにする。
【００３７】（ハ）次の「塩水再生工程」は、原水が自動再生バルブ（１３１）内のインジェクターを通過した水量のみが樹脂タンク（２）内に流入するように自動再生バルブ（１３１）が位置し、インジェクター機構の吸引作用により、塩水タンク（１３５）から塩水配管（１３６）とエアチャッキ（１３８）を介して塩水を吸引しながらインジェクターから噴出している原水に混合させて樹脂タンク（２）内の上方に導入する。樹脂タンク（２）内に入った塩水は、イオン交換樹脂（１３０）に吸着していた硬度成分を溶出させ、入れ替わりにイオン交換樹脂（１３０）にＮａ陽イオンを吸着させる。溶出した硬度成分を含んだ処理水は、通水口（９ｂ）から通水管（９）を通って排水口（１３４）から系外に排出される。すなわち、図８に示すように、スライダー（２４）に取付けられた切換ピストンＢ（１９）が、図中右側に移動し、シール位置を「Ｃ」に変える。この時、ピストンロッド（２０）と同軸の塩水カム（７５）が回転して塩水弁を開く。これにより、原水はエゼクターより噴出し、塩水を塩水タンク（１３５）より吸い込んで、樹脂フィルター（９ａ）、通水管（１３６）及びイオン交換樹脂（１３０）層を通過して、イオンの置換を行い排水される。
【００３８】（ニ）図７に示されるように、塩水タンク（１３５）内の塩水が減り、その水面がエアチャッキ（１３８）の流入口（１３７）付近まで達すると、流入口（１３７）に設けられた空気流入機構（図示せず）が働いて、流入口（１３７）を閉止し塩水配管（１３６）内への空気流入を阻止するとともに、塩水配管（１３６）内にはインジェクター吸引による負圧が作用したままの状態となる。従って、樹脂タンク（２）内には、インジェクターから噴出する少量の原水のみが流入し続けることになり、この少量の水で樹脂タンク（２）内の塩水をゆっくりと洗い出す「押出工程」となる。「押出工程」の目的は、イオン交換樹脂（１３０）と塩水の接触時間を充分に確保することで、イオン交換樹脂（１３０）の再生をより完全に行なうことである。
【００３９】（ホ）次の「洗浄工程」では、原水を原水流入口（１３２）配管から、樹脂タンク（２）内の上方に供給することで、樹脂タンク（２）内に残存している塩水を、通水口（１３８）から通水管（１３６）・自動再生バルブ（１３１）を経て、排水管から系外に排出する。すなわち、図７に示すように、スライダー（２４）に取付けられた切換ピストンＢ（１９）が図中左に移動し、シール位置「Ｃ」から外れ、流路を開く。この時、ピストンロッド（２０）と同軸の塩水カム（７５）が回転して、塩水弁を閉じる。これにより、原水は通水管（３）、樹脂フィルター（９ｂ）を通過し、イオン交換樹脂（１３０）層を下から上に流れ、余分な塩分を洗い落とし、排水弁から排水される。「洗浄工程」は、軟水使用機器に有害となる塩水を系内から完全に除去するため、充分な洗浄水量を費やして洗い流す。
【００４０】（ヘ）再生処理の最後の工程である注水工程は、前記（ハ）項で消費した塩水タンク（１３５）内の塩水を、次回の再生のために確保するため、１回分に相当する分量の原水を原水から自動再生バルブ（１３１）内のインジェクター機構を逆流させて塩水タンク（１３５）に注水する。すなわち、図８に示すように、ピストンロッド（２０）と同軸の排水カム（７４）が回転し、排水弁を閉じる。この時、ピストンロッド（１６）と同軸の塩水カム（７５）が回転し、塩水弁を開ける。原水は塩水弁を通り注水調節弁によつて流量を制限され、必要水量をエアーチャッキ（１３８）、塩水フィルターを通過して塩水タンク（１３５）に供給される。その後、更に切換ピストンＡ（１８）がシール位置「Ａ」に止まり、ピストンロッド（２０）と同軸の塩水カム（７５）が回転して塩水弁を閉じる。これにより、前項（イ）軟水状態に戻る。また、（ロ）逆洗状態から（ヘ）注水状態までの再生中は軟水側にバイパスとして原水が供給される状態となるように構成されている。
【００４１】以上、実施例から明らかなように、切換弁、操作弁、注水弁、カム機構及びタイマー機構から構成されている自動再生バルブは、一つのバルブに一体化されてコンパクに纏めらているので、簡単な構成で樹脂タンク全体のイオン樹脂層が均一に活性化され、効率のよい再生工程が得られる。また、自動再生バルブに収納された切換弁内部に収納された複数の切換ピストンの往復動により自動再生工程が順次作動されるので、簡単な動作で確実な再生工程が得られる。さらに、カム機構には排水弁及び塩水弁作動カム、再生操作レバー等が設けられているので、連続して再生工程が得られる。さらには、一つのタイマーモーターにより、連続して自動再生するすることができ、その再生サイクルを曜日、或いは１〜１２日までセットが可能である。また、タイマーモーターに取付けられた変換ギヤを再生ギヤから切り離すことで手動により任意の時間に再生が可能である。そして、タイマーモーターに設けた中間ギヤを切換えることで、５０ＨZ或いは６０ＨZの両地域で使用が可能である。何れにしろ、本発明の自動再生バルブによれば、従来のように、再生工程上の水路位置を一つのピストンが往復動して再生する再生バルブとは異なり、タイマー機構により、任意の時刻に自動再生され、しかも連続的に逆洗・薬注・押出・洗浄・注水の再生工程が全自動化され、かつ、樹脂タンク全体が均一に再生され、効率のよい硬水軟化装置が得られるものである。なお、上記実施例は通水管を用いた比較的小型の軟化装置の例で説明したが、これに限定されるものではなく、通水管を用いない大型の軟化装置にも適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、イオン交換樹脂を充填した樹脂タンクと、イオン交換樹脂を再生するための塩水を収容した塩水タンクと、前記樹脂タンクへ原水を供給する原水配管・樹脂タンクで処理された軟水を送出する軟水配管・イオン交換樹脂の再生時の処理水を排出する排水配管および塩水タンクとの間で塩水吸引と注水を行なう塩水配管を接続した自動再生バルブと、所定時期に自動再生バルブを切替えて軟水採取状態から再生工程に移行させるとともに、この再生工程を順次行なわしめる硬水軟化装置において、請求項１のものによれば、自動再生バルブは切換弁、操作弁、注水弁、再生レバー及びタイマーから構成されているので、一つのバルブに一体化されてコンパクに纏められ、樹脂タンク全体が均一に効率のよい再生工程が得られる。また、請求項２のものによれば、切換弁の内部には、複数の切換ピストンが垂設されたピストンロッドが収納され、該切換ピストンの切換位置に対応して、再生工程が順次作動されるので、簡単な構成で確実に自動再生工程が実行できる。さらに、請求項３のものによれば、カム機構には、排水弁作動カム、塩水弁作動カム及び再生操作レバーが設けられているので、連続して再生工程が可能である。さらにまた、請求項４のものによれば、カム機構に設けられた再生操作レバーはタイマー機構により作動されるので、人手を介することなく連続した再生工程が得られる。またさらに、請求項５のものによれば、タイマー機構は、５０ＨZ或いは６０ＨZに切換可能な切換ギヤを設けたタイマーモーターから構成されているので、簡単な構成で５０ＨZ或いは６０ＨZの地域で使用が可能である。そして、請求項６のものによれば、タイマー機構のタイマーモーターには、変換ギヤが設けられ、該変換ギヤの切換により手動再生動作が設定可能に構成されているので、任意の時間に再生が可能である。
【出願人】 【識別番号】５９２１９００９５
【氏名又は名称】株式会社丸山製作所
【出願日】 平成１２年７月１３日（２０００．７．１３）
【代理人】 【識別番号】１０００９０８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 敏
【公開番号】 特開２００２−２８６４６（Ｐ２００２−２８６４６Ａ）
【公開日】 平成１４年１月２９日（２００２．１．２９）
【出願番号】 特願２０００−２１３２７８（Ｐ２０００−２１３２７８）