JP2002502307A - 自動配水供給制御を有する水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 正確に分配できる極めて少ない有機及びイオン汚染物質を有する処理された水を提供するための自動配水供給制御を有する水処理装置。自動配水供給制御を有する水処理装置は可変速度モータを有するポンプに液圧的に接続された水入口を有する。少なくとも１つの水処理器はポンプの下流側に液圧的に接続され、少なくとも１つの出口弁は水処理器の下流側に液圧的に接続され、再循環ラインは出口弁からポンプに液圧的に接続される。ポンプの出力は可変速度モータに接続された規制装置により制御される。装置は低電流使用及び減少した音響障害を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動配水供給制御を有する水処理装置 発明の背景 １．発明の分野 本発明は水処理装置及び方法に関し、特に、処理した水を正確に分配するため の改善した自動配水供給(dosing)制御を有する水処理装置及び方法に関する。 ２．関連技術の説明 例えば、科学的及び生物学的な分析実験室におけるものを含む多くの用途のた めに高純度の水が要求される。これらの用途のための水は濾過、一回又は複数回 の蒸留、収着及びイオン交換を含む多くの周知の技術により精製即ち純化される 。蒸留又は逆浸透濾過により最初に処理された水はしばしば、活性炭素のベッド を通過させて残りの汚染物質、主に有機物を吸収することにより、更に精製（洗 練）される。再処理された水はまた、イオン交換樹脂の多層又は複合ベッドを通 過させて残りのイオン不純物を除去することにより、処理することができる。時 には、これらの水の流れはまた、装置から出る前に微孔フィルタを通して濾過さ れ、更に残った汚染物質を除去する。 純化された水が必要でない場合は、普通の水処理装置が、典型的には、連続的 又は周期的な作動で、装置に含まれる種々の水処理器、例えばＵＶランプ、イオ ン交換器及び限外フィルタを通して再循環され、よどんでいるときの水の質の劣 化を阻止する。循環ポンプ等の連続作動中に生じる高エネルギコスト及び付近の 作業者にとって障害となることがある関連する高ノイズレベルのため、水処理装 置はしばしば、例えば５０分間の停止及び１０分間の装置を通しての再循環の如 き周期的なモードで作動される。それ故、純化された水が必要な場合は、時には 、水が使用できるようになる前に、ある時間期間だけ装置を通して水を循環させ る必要がある。 更に、装置からの純化された水の流量の制御は典型的には出口弁を調整するこ とにより行われる。しかし、従来の装置のポンプは出口弁での最高流量を得るた めに単一の高速及び出力率で作動するので、ユーザーにとっては，これらの装置 からの少量及び（又は）正確な量の純化された水を自動配水供給するのが困難で ある。 発明の概要 従って、本発明は、極めて微量の有機及びイオン汚染物質を含むように水を処 理でき、装置から水を正確に分配できる、自動配水供給制御を有する水処理装置 に関する。自動配水供給制御を有する水処理装置は可変速度モータを有するポン プに液圧的に接続された水入口を有する。少なくとも１つの水処理器がポンプの 下流側に液圧的に接続され、少なくとも１つの出口弁が水処理ユニットの下流側 に液圧的に接続され、再循環ラインが出口弁からポンプに液圧的に接続される。 ポンプの出力は可変速度モータに接続された規制装置により制御される。 本発明の別の実施の形態においては、自動配水供給制御を有する水処理装置は ポンプに液圧的に接続された水入口を有する。少なくとも１つの水処理器がポン プの下流側に液圧的に接続され、少なくとも１つの出口弁が水処理器の下流側に 液圧的に接続され、再循環ラインが出口弁からポンプに液圧的に接続される。比 例弁がこの出口弁の下流側に液圧的に接続され、装置の出力は比例弁に接続され た規制装置により制御される。 本発明の別の態様においては、水を処理する方法は可変速度モータを有するポ ンプに液圧的に接続された水入口を提供する工程と、少なくとも１つの水処理器 をポンプの下流側に液圧的に接続し、少なくとも１つの出口弁を水処理ユニット の下流側に液圧的に接続し、再循環ラインを出口弁からポンプに液圧的に接続す る工程とを有する。 次いで、水の流れは水入口に導かれ、純化された水の流れを生じさせるために 水処理器内へポンピングされる。出口弁が閉じているとき、純化された水の流れ は水入口へ再循環される。出口弁が開いたときは、純化された水は、可変速度モ ータに接続された規制装置でポンプの出力を制御することにより、取り出すこと ができる。 本発明の別の態様においては、溜まった空気を水処理装置から取り除くために 、フィルタカートリッジ組立体は換気装置を具備する。カートリッジ組立体は２ つの端部を備えたハウジングを有する少なくとも１つのフィルタカートリッジを 含む。ハウジングは典型的にはフィルタ媒体を含む。第１の端キャップはハウジ ングの一端に位置し、流体入口ポートと、流体出口ポートと、第１の流体分配器 と、第１の端キャップに固定された通気装置とを含む。第２の端キャップはハウ ジングの第２の端部に位置し、生成物収集プレナムと、生成物収集プレナムから フィルタ媒体を分離する第２の流体分配器とを含む。最後に、液体移送チューブ がハウジング内に位置し、生成物収集プレナムから流体出口ポートへ延びる。 図面の簡単な説明 以下の図面は図示のみの目的のものであり、本発明の限定の定義を意図するも のではないことを理解すべきである。本発明の目的及び利点は、本発明の複数の 実施の形態を開示する次の図面（同じ符号は同じ特色を特定する）と関連させた ときに、以下の詳細な説明から明らかとなろう。図面において、 第１図は本発明の水処理装置の１つの実施の形態の概略流れ線図、 第２図は本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略流れ線図、 第３図は本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略流れ線図、 第４図は本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略流れ線図、 第５図は本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略流れ線図、 第６図は規制装置の増大した開閉運動での、従来の装置の及び本発明の流出量 を表すグラフ、 第７図はＵ字形状に配置された４つのフィルタカートリッジの例示的な実施の 形態の頂平面図、 第８図は第７図に示すフィルタカートリッジ組立体の側立図、 第９図は１つのフィルタカートリッジの頂部端キャップの例示的な実施の形態 の頂平面図、 第１０図は第９図に示すフィルタカートリッジの１０−１０断面線における断 面側面図、 第１１図は第９図に示すフィルタカートリッジの頂部端キャップ及びフィルタ カートリッジ通気装置の例示的な実施の形態の組立て分解図、 第１２図は第９図に示すフィルタカートリッジの頂部端キャップ及びフィルタ カートリッジ通気装置の例示的な実施の形態の部分断面図、 第１３図は頂部端キャップ及び別のフィルタカートリッジ通気装置の例示的な 実施の形態の部分断面図、 第１４図はフィルタカートリッジの頂部端キャップ内に位置したフィルタカー トリッジ通気装置の別の例示的な実施の形態の断面図、 第１５図は別のフィルタカートリッジ通気装置を有するフィルタカートリッジ 組立体の概略図である。 発明の詳細な説明 本発明は自動配水供給制御を有する水処理装置に関する。第１図に示すように 、本発明の自動配水供給制御を有する水処理装置１０の１つの実施の形態は未処 理又は再処理水ライン１２に接続された例えばソレノイド弁の形をした入口弁１ １を含む。このラインは入口弁１１から下流側で貯蔵タンク１４に液圧的に接続 でき、可変速度モータＭを有するポンプ１６の吸い込み側がタンクに接続される 。ポンプ１６は、未処理又は再処理水を、ポンプの下流側に液圧的に接続された 少なくとも１つの水処理器へ送る。例えば、紫外（ＵＶ）ランプユニット１８、 複数の直列接続されたカートリッジを有する（例えば、活性炭素の少なくとも１ つの層及び（又は）イオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層を備えた少な くとも１つのカートリッジを有する）フィルタカートリッジ２２及び（又は）限 外フィルタ（ＵＦ）ユニット２６、及び、その組み合わせを本発明の装置１０内 で使用できる。フィルタカートリッジ２２がたった１つの水処理器であるような 装置１０の別の実施の形態を第２図に示し、ＵＶランプユニット１８がフィルタ カートリッジ２２の上流側に接続されているような装置の別の実施の形態を第３ 図に示し、ＵＦユニット２６がフィルタカートリッジ２２の下流側に接続されて いるような装置の別の実施の形態を第４図に示す。消毒ユニット４２もまた、フ ィルタカートリッジ２２と平行に位置して装置１０に液圧的に接続できる。３方 向弁２０及び逆止め弁２４を使用して、ユニット４２からの消毒剤がフィルタカ ートリッジ２２へ進入するのを阻止することができる。装置１０の端部において 、例えば３方向ソレノイド弁の形をした少なくとも１つの出口弁３０が水処理ユ ニットの下流側に液圧的に接続される。典型的には一体化された温度センサを含 む伝導率測定セル２８を装置内に使用して、水の質を監視することができる。 第１の再循環ライン３２は出口弁３０から逆止め弁３４を介して貯蔵タンク１ ４に、又は直接ポンプ１６の吸い込み側に液圧的に接続される。第１、４図に示 すように、ＵＦユニット２６を使用した場合、ユニット２６を通って流れない水 の部分は廃水出口４０での弁３８へ導かれ、または、出口ライン３６及びソレノ イド弁３８の上流側のスロットル３３と逆止め弁３５とを有する第２の再循環ラ イン３１を通してポンプ１６の吸い込み側へ導かれる。再循環ライン３２は逆止 め弁３９を有する接続ライン３７を介して出口ライン３６及び循環ライン３１に 接続される。 第１−４図に示すように、装置１０は更にユーザーが流量を設定できるように する入力装置４４を備えた規制装置と、コントローラ（最も典型的には、メモリ ーを備えたＣＰＵ）４６とを有する。入力装置４４は例えば電位差計、キーパッ ド、角度エンコーダ等の形をしている。これらの装置は典型的には、出口弁３０ での水の所望の流量を表す入力信号（例えば、回転位置の角度）をコントローラ ４６へ提供するために使用される回転ハンドル又はキーパッドを有する。コント ローラ４６は入力信号をモータ制御信号に変換し、この制御信号はポンプ１６を 作動させ、出口弁３０での水の流れを所望の流量に対応させるような速度でモー タＭを作動させる。出口弁３０の近傍での入力装置を示したが、水を分配するた めにユーザーが容易に接近できるような装置１０内の任意の位置に入力装置４４ を配置できることに留意すべきである。本発明の別の実施の形態においては、入 力装置４４（例えば電位差計）は入力信号をモータＭへ直接送ることができ、モ ータは装置の出口での水の流れを所望の流量に対応させる。それ故、ポンプ１６ の出力は、例えばユーザーが入力装置４４の回転運動を生じさせることにより、 制御される。モータ制御信号はモータＭの速度をゼロと所定の最大速度との間で 変化させ、最大速度でポンプ１６の最大出力を達成できる。ポンプ１６は好まし くはモータＭにより駆動される磁気結合された容積式ギヤポンプである。上述の ように、モータＭは好ましくは、電気駆動式の小電力、低電圧で電子的に整流さ れる３相ブラシレス直流モータ、例えば（ドイツのPapst-Motoren GmbH & Co.KG から入手できる）ＶＡＲＩＯＴＲＯＮＩＣ（登録商標名）小型駆動電子組立体 の如き可変速度モータである。 本発明の別の実施の形態においては、規制装置は第１の所定の時間でモータＭ をオフし及び（又は）第２の所定の時間でモータＭをオンするタイマーとして機 能できる装置を含むことができる。この操作により、例えば、水処理装置１０の 作動の通常時間前に始動し、不使用の延長期間中に停止するようにポンプ１６を 前以てプログラミングすることが可能になる。典型的には、ユーザーはキーパッ ドの如き入力装置を介して所望の作動及び停止時間を直接規制装置へ提供する。 本発明の別の態様においては、例えばモータＭを始動及び停止させるための所定 の時間は作動データの関数として規制装置により直接提供される。この実施の形 態においては、規制装置のコントローラ４６が適応でき、使用特徴を監視するよ うにプログラミングでき、使用を予測する傾向を有する。例えば、水の容積、流 量、時間、日付及び作動期間の如きデータをコントローラ４６により集めて、モ ータの作動スケジュールを推断することができる。それ故、小ノイズ及び低作動 コストでスタンバイモード中にポンプ１６を短い時間間隔で又は、連続的に運転 することが可能であり、出口弁３０が開いているときに容易に使用できる高純度 の水を提供することが可能である。ポンプ１６が入力装置４４によりスタンバイ モードから水分配モードに切り換えられたとき、ポンプの出力率は所定の最大出 力まで段階的に又は好ましくは実質上連続的に調整できる。この特徴は、低ポン プ出力で少量の水を容易かつ正確に自動配水供給することを可能にする。 規制装置によるポンプ１６の出力の制御は、出口弁３０が閉じているときに再 循環（即ちスタンバイ）モードでのポンプ出力の良好な制御を可能にし、比較的 低速で水を処理するためにユニット１８、２２、２６を通して水を循環させるこ とによりスタンバイモード期間中処理された水の質を維持する。既知のように、 ＵＶランプユニットによる水の処理は、ＴＯＣを約５ｐｐｂのレベルに減少させ るためには１８５ｎｍの波長で及び細菌レベルを減少させるためには２５４ｎｍ の波長で有効である。複数の直列接続されたカートリッジを有する（例えば、活 性炭素の少なくとも１つの層及び（又は）イオン交換樹脂の混合物の少なくとも １つの層を備えた少なくとも１つのカートリッジを有する）フィルタカートリッ ジによる水の処理は残留する有機汚染材料を吸収すると共に残留するイオン不純 物を除去するのに有効であることが知られている。ＵＦユニットによる水の処理 は懸濁した小粒子及びピロゲンを除去するものとして知られている。 本発明の好ましい実施の形態においては、出口弁３０は完全に閉じた位置と完 全に開いた位置との間で切り換えることができる。例えば、出口弁３０は、閉じ た位置から出発して、入力装置４４の運動の初期相中に開いた位置へ切り換えら れるソレノイド弁とすることができる。しかし、上述のように、装置１０からの 処理された水の流出量は、出口弁３０の横断面ではなく、ポンプ１６の出力によ り決定される。 本発明の好ましい実施の形態においては、出口弁３０が閉じているとき、ポン プ１６は、少なくともある時間間隔で、低出力にて、スタンバイモードで作動す る。出口弁３０が開いたとき、ポンプ１６は、最小値がスタンバイモードでの出 力よりも小さく最大値が当該出力よりも大きいような出力で作動する。水分配モ ードにおいては、装置１０内の水は最初はほぼ静止状態にあり、次いで、ユーザ ーが入力装置４４で入力信号を提供することにより、少量又は多量で、容易かつ 正確に自動配水供給できる。例えば、スタンバイ作動において、ポンプ１６は約 ０．５リットル／分の出力で運転することができ；装置が水を分配しており、出 口弁３０が開いているときには、この出力は約１．５リットル／分まで減少又は 増大できる。ユーザーにより提供された入力信号により装置がスタンバイモード に戻ったとき、コントローラ４６はモータ制御信号を提供し、この信号はモータ Ｍを初期に停止させ、次いで、ポンプ１６により装置を通して水を再循環させる ような速度で作動させる。 上述のように、装置１０は未処理の公共水道装置に直接接続され又は未処理の （例えば、逆浸透による）水ライン１２に接続された入口弁１１（例えば、ソレ ノイド弁）を有することができる。装置１０はまた、入口弁１１とポンプ１６と の間に位置する貯蔵タンク１４を有することができ、このタンクには再循環ライ ン３２が液圧的に接続される。使用する場合、弁１１は出口弁３０と同時に開く 。代わりに、入口弁１１は貯蔵タンク１４の液体レベルを制御するために使用で きる。 本発明の別の態様においては、装置１０を通って流れている水内に消毒剤を導 入できる消毒ユニット４２はポンプ１６と出口弁３０との間で液圧的に接続され る。消毒ユニット４２は装置１０の水接触素子を消毒するために使用できる。第 １−４図に示すように、イオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層を含む例 えばフィルタカートリッジの如きある水処理ユニットは、消毒プロセスを開始す る前に、弁２０及び逆止め弁２４の作動により装置から隔離することができる。 当業者にとって既知のように、消毒剤は典型的にはカチオン及びアニオン交換樹 脂に悪影響を及ぼしてイオン交換樹脂の能力の損失を生じさせることのあるオキ シダントを含む。 本発明の水処理装置の別の実施の形態を第５図に示す。この装置は第１図に示 し上述したものと同様である。図示のように、例えば電位差計、キーパッド、角 度エンコーダ等の形とすることができる入力装置４４は水の所望の流量を表す入 力信号をコントローラ４６に提供するために使用される。コントローラ４６は入 力装置４４からの入力信号を弁制御信号に変換し、弁制御信号は弁４８の流出横 断面を制御し、弁での水の流れを所望の流量に対応させる。上述のように、弁４ ８の近傍における入力装置を示すが、入力装置４４は水を分配するためにユーザ ーが容易に接近できるような装置１０内の任意の位置に配置できる。弁制御信号 は弁４８の横断面をゼロと所定の最大開度との間で変化させ、最大開度で装置の 最大出力を達成できる。弁４８は好ましくは特定の供給電圧に応答して比例的に 開く比例弁である。好ましくは、弁の内部構造は装置の出口での水の汚染を阻止 するために不活性材料でライニングされる。このような比例弁は、例えば、Sout h Bend Controls,Inc.（インデアナ州のSouth Bend）又はSkinner,Valve,Honeyw ell,Inc.（コネチカット州のNew Britain）から商業的に入手できる。それ故、 装置１０の出力は、例えば、弁４８の流出横断面及び（又は）モータＭの速度を 制御するようにユーザーが入力装置４４の回転運動を生じさせることにより制御 できる。 本発明の装置の改善された自動配水供給制御の一例として、第６図は従来の装 置及び本発明の流出量をグラフとして示す。図示のように、線５０は出口弁の開 閉角度にわたる従来の装置の流出量の曲線である。線５２は入力装置４４の回転 位置の感度の関数としての本発明の装置の流出量を示す。図示のように、線５０ は、出口弁が完全に開いているときに最大の流出量を得るために循環ポンプが連 続的又は間欠的に作動していることを示す。従って、線５０の急激な立ち上がり により示されるように、初期には高水圧が出口弁において存在し、これは少量の 水を容易かつ正確に自動配水供給するのが困難なことを示す。 しかし、本発明の流出量は線５２にて示すように制御できる。入力装置４４の 増大する運動は流出量の比例的な上昇に対応する。更に、本発明の装置において はまた、コントローラ４６において最初は平坦で次に急激に立ち上がる正弦曲線 として線５２の形状を選択し、プログラムすることが可能であることに留意すべ きである。図示のように、流出量は全体の開放角度の約１０％の入力装置４４の 回転角度の後にのみ上昇し始める。上述のように、ポンプ１６の初期出力はスタ ンバイモードのレベルからゼロへ減少し、次いで、出口弁３０が完全に開かれ、 ポンプ１６の出力が入力装置４４の調整中に続いて増大する。 本発明の装置においては、ポンプ１６の出力がスタンバイモードから水分配モ ードへ調整されるときの期間中に、装置を完全に換気するのが時々不可能になる ことが判明した。ポンプが始動するとき、空気が装置内に引き込まれて、装置の ライン及び水処理ユニット内に気泡が生じることがある。この可能性を処理する ため、本発明の別の態様では、フィルタカートリッジ組立体２２に換気装置を組 み込む。 上述のように、フィルタカートリッジ組立体２２は複数の直列接続したカート リッジを有することができる。各カートリッジは典型的には外側ハウジングと、 頂部端キャップと、底部端キャップと、中央の帰還チューブとを有する。頂部及 び底部の端キャップはハウジングの両端に固定され、一方、帰還チューブは頂部 及び底部の端キャップ間を延びてこれらに接続される。ハウジングは典型的には 濾過媒体で満たされ、濾過媒体は例えば活性炭素の少なくとも１つの層及び（又 は）イオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層を含み、これらは帰還チュー ブのまわりに配置され、頂部及び底部の端キャップによりハウジング内に保持さ れる。処理すべき水は頂部端キャップ内に位置する入口ポート及び入口プレナム を通してフィルタカートリッジへ入る。次いで、水は、水をフィルタ媒体内へ均 一に分配する頂部端キャップ内の上方流れ分配器を通してハウジング内へ導かれ る。水は濾過媒体を通ってハウジングの底へ浸透下降し、そこで下方の流れ分配 器を通り、底部端キャップ内の生成物収集プレナム内に収集される。次いで、水 は生成物収集プレナムから頂部端キャップ内へ上方に導かれ、そこから、純化さ れた水は出口ポートを通して放出される。本発明に使用できるフィルタカートリ ッジの構造及び流体流れ体系は１９９６年２月９日付で出願の「フィルタ媒体を 通る１方向流れを有する水純化カートリッジ組立体」なる名称の米国特許出願第 ０８／５９８，８１８号明細書に一層詳細に記載されている。更に、個々のフィ ルタカートリッジは第１のカートリッジの出口ポートを第２のカートリッジの入 口ポートに結合することにより直列に液圧的に接続でき、水は上述のように各カ ートリッジを通って流れることに留意すべきである。フィルタカートリッジは更 なる安定性を提供するために付加的な機械的装置（例えば、フィルタクリップ） に連結できる。例えば、フィルタカートリッジユニット間の接続は１９９６年２ 月９日付で出願の「モジュラー濾過装置及び組立て方法」なる名称の米国特許出 願第０８／５９９，２５９号明細書に一層詳細に記載されている。 上述したように、本発明のフィルタカートリッジ組立体２２は溜まった空気を 装置から大気へ容易に去らせることのできる換気装置を組み込んでいる。個々の フィルタカートリッジの組み合わせを利用するフィルタ組立体２２の１つの実施 の形態を第７、８図に示す。フィルタ組立体２２は上述のように各フィルタカー トリッジを通る流れを生じさせるために直列に液圧的に接続された４つのフィル タカートリッジを有する。特に、フィルタカートリッジ組立体２２は第１のフィ ルタカートリッジ６０と、第２のフィルタカートリッジ６２と、第３のフィルタ カートリッジ６４と、第４のフィルタカートリッジ６６とを有する。各フィルタ カートリッジは他のフィルタカートリッジに液圧的に接続されて、入口ポート６ ８を通してフィルタカートリッジ組立体に入った水が上述のように各カートリッ ジを通って順々に流れ、第４のフィルタカートリッジ６６の出口ポート７０から 放出されるようにする。入口及び出口ポート６８、７０はフィルタカートリッジ 組立体２２の頂部に位置していて、組立体をコンソール（図示せず）ハウジング 装置１０内へ容易に装着できるようにする。 更に第７図に示すように、各フィルタカートリッジの頂部端キャップは流れ回 路を確立するように液圧的に接続される。処理すべき水は入口ポート６８を通し て第１のフィルタカートリッジ６０へ入る。水は第２のフィルタカートリッジ６ ２の入口ポート７４に液圧的に接続された出口ポート７２を通して第１のフィル タカートリッジ６０から排出される。次いで、水は第２のフィルタカートリッジ ６２を通って流れ、第３のフィルタカートリッジ６４の入口ポート７８に液圧的 に接続されたその出口ポート７６を通して排出される。第３のフィルタカートリ ッジ６４の出口ポート８０は第４のフィルタカートリッジ６６の入口ポート８２ に液圧的に接続されていて、第３のフィルタカートリッジ６４から排出された水 が第４のフィルタカートリッジ６６へ入り、水が次いで第４のカートリッジ６６ の出口ポート７０を通してフィルタカートリッジ組立体２２から続いて排出され るようにする。図示のように、第７図に示すフィルタカートリッジ組立体２２の 形状は所望の構成を達成するようにフィルタカートリッジに選択的に取り付ける ことのできる入口及び出口ポートの種々の形状を有する頂部端キャップを使用し て達成される。また、第７図に示すように、個々のフィルタカートリッジは中央 クリップ８４及び（第８図に示すような）側クリップ８６を使用して互いに機械 的に固定される。第８図は第７図に示すフィルタカートリッジ組立体の側立面図 である。 再度第７図を参照すると、本発明の換気装置は、水又はフィルタ媒体がフィル タカートリッジから去るのを阻止しながら、装置内、詳細にはフィルタカートリ ッジ組立体２２内に溜まった空気を逃がすことができるように、フィルタカート リッジの頂部キャップ上に位置する個々の通気装置８８を組み込んでいる。好ま しくは、通気装置８８はまた空気がフィルタカートリッジに入るのを阻止する。 第７図に示すように、通気装置８８はフィルタカートリッジの頂部キャップ９０ 、９２、９４、９６上に位置する。通気装置８８の好ましい実施の形態は第９− １２図においてフィルタカートリッジ６０に固定された頂部キャップ９０上で示 されている。第１０図は通気装置８８及びフィルタカートリッジ６０を通る第９ 図の１０−１０線における側立断面図である。第１０図に示すように、水は頂部 キャップ９０内の入口ポート６８を通ってフィルタカートリッジ６０に入る。流 体は水をハウジング内へ均一に分配する頂部キャップ９０内の上方流れ分配器１ ００を通ってハウジング９８内へ導かれる。流体はスパイダーリング１０６を有 するスクリーン１０４を通って濾過媒体内へ浸透下降する。例えば、媒体は活性 炭素１０２の少なくとも１つの層及びイオン交換樹脂の混合物１０２’の少なく とも１つの層からなることができ、これらの層は媒体分離スクリーン１０４によ り隔離されている。流体はフィルタ媒体を通ってハウジング９８の底部に浸透下 降し、そこからスクリーン及びスパイダーリング１０６及び下方の流れ分配器１ ０８を通過し、底部端キャップ１１２内の生成物収集プレナム１１０内に収集さ れる。次いで、流体はプレナム１１０から帰還チューブ１１４を通って頂部キャ ップ９０へ上方に導かれ、そこから、流体は出口ポートを通して排出される。 フィルタカートリッジの通気装置８８の組立て分解図及び頂部キャップ９０内 で組立てられた通気装置の部分断面図を第１１、１２図にそれぞれ示す。図示の ように、好ましい実施の形態の通気装置８８は頂部キャップ９０内に形成された チャンネル１１６内に位置する。通気素子は、例えば、Ｏ−リングシール１１８ と、多孔性の膜（メンブレン）１２０と、多孔性の支持ディスク１２２と、圧縮 リング１２４とを有する。第１２図はフィルタカートリッジ内に溜まった空気を 大気中へ逃がす手段を提供するために頂部キャップ９０内に設置された通気素子 を示す。 本発明のこの態様の好ましい実施の形態においては、多孔性の膜１２０は、空 気の通過を許容するが、フィルタカートリッジから水が逃げるのを阻止する疎水 性の材料で作られる。膜の孔含有率(porosity)は変えることができ、典型的には 水の侵入状態を阻止するために０．０２ミクロンないし０．２ミクロンの範囲で ある。上述のように、膜は好ましくはポリプロピレン、テフロン（登録商標名） 樹脂等の疎水性の材料で作られる。本発明の作動的な実施の形態においては、膜 １２０は（メリーランド州エルタトン(Elkton)のW.L.Gore & Associates,Inc.か ら入手できる）０．０２ミクロン孔寸法を有するＧＯＲ−ＴＥＸ（登録商標名） 海綿状ポリテトラフルオルエチレンから作られる。多孔性のディスク１２２はま た、好ましくは多孔性ポリプロピレン材料の如き疎水性の材料から形成され、約 ５０ないし約３５０ミクロンの範囲の孔含有率を有する。本発明の作動的な実施 の形態においては、多孔性の支持ディスクは（ジョージア州フェアバーン(Fairb urn )のPorex Technologiesから入手できる）約１２５ないし３５０ミクロンの平均 孔寸法を有するＰＯＲＥＸ（登録商標名）ポリプロピレン材料から形成される。 Ｏ−リングシール１１８は、溜まった空気以外の材料が通気装置を通って逃げる のを阻止するために頂部キャップ９０のチャンネル１１６内に固定嵌合されシー ルされた通気装置８８を提供する。最後に、圧縮リング１２４は、頂部キャップ ９０と矛盾を生じず、第１２図に示すように、通気素子をキャップ内に剛直に固 定するように例えば超音波溶接により頂部キャップに固定できる材料から形成さ れる。 本発明の換気装置の代わりの実施の形態は、フィルタカートリッジの頂部キャ ップ上に位置した個々の通気装置の代わりの配列と共に、第１３、１４、１５図 に示されている。第１３図に示すように、代わりに実施の形態の通気装置８８’ は頂部キャップ９０内に形成されたチャンネル１１６内に位置する。キャップ９ ０は上述のようにハウジング９８に対してシールされ、ポート６８を更に有する 。代わりの通気素子は第１２図の実施の形態において示されたものと同様である が、例えば、Ｏ−リングシール１１８、多孔性の疎水性膜１２０及び多孔性のデ ィスク１２２を有する。この代わりの実施の形態は更に、頂部キャップのチャン ネル１１６内で通気素子をシールする圧縮リングとしても機能する１方向弁１３ ０を含む。１方向弁１３０は空気の流出を許容するが、フィルタカートリッジへ の空気の進入を阻止する。疎水性の膜は水及び（又は）フィルタ媒体がフィルタ カートリッジから逃げるのを阻止する。 第１４図は、通気装置８８”がハウジング９８に固定された頂部キャップ９０ 内で組立てられるような本発明の別の実施の形態を示す。通気装置８８”は、例 えば、Ｏ−リングシール１１８と、保持リング１２４’と、チャンネル内の通気 装置のためのシールを提供する平坦なガスケット部分１３２を備えた１方向弁１ ３０’とを有する。保持リング１２４’は、通気素子をチャンネル１１６内で固 定するために例えば超音波溶接によりリングを頂部キャップに固定できるように 、頂部キャップ９０と矛盾を生じない材料で形成される。１方向弁１３０’は、 カートリッジへの空気の進入を阻止しながら、所定の圧力でのフィルタカートリ ッジからの空気の通過を許容する。 本発明の換気装置の別の代わりの実施の形態を第１５図に示す。この実施の形 態では、カートリッジ組立体２２が複数の直列に接続されたカートリッジを有し 、各カートリッジは、水又はフィルタ媒体がフィルタカートリッジから去るのを 阻止しながら、装置内に溜まった空気が逃げるのを許容しかつ空気が進入するの を阻止するように、各フィルタカートリッジ上に位置する通気装置８８を有する 。個々の通気装置を有するフィルタカートリッジの同様の構成は第７図に示され ている。第１５図に示す換気装置の代わりの実施の形態は通気装置８８に取り付 けられた通気コネクタ１３４を有する。次いで、通気コネタタは各々導管１３６ を介してソレノイドコネクタ１３８に接続され、ソレノイドコネクタは溜まった 空気をフィルタカートリッジ組立体から解放するために周期的に開く弁（図示せ ず）に接続される。 以下、次の例に基づき本発明を説明するが、この例は本質的に例示を意図する ものであって、本発明の要旨を限定するものではない。 例 自動配水供給制御を有する水処理装置が、所望時に装置の出口で正確に自動配 水供給でき、低モータ速度及び低ノイズレベルで装置を通して再循環できる実質 上汚染物質の無い純水を提供する際の装置の有効性を決定するために評価された 。 約２．０μＳ／ｃｍの伝導率を有する（逆浸透により）前処理された水が毎分 約１．５リットルの流量で（不活性材料にてライニングされた）オン／オフソレ ノイド弁を通して装置へ導入された。次いで、送られた水は磁気的に結合された （Tuthill Inc.から入手できる）容積式のギヤポンプへ導入されて、水を約４バ ールまで加圧した。ポンプはＶＡＲＩＯＴＲＯＮＩＣ（登録商標名）可変速度モ ータ及びモータコントローラにより駆動された。次いで、ポンプが一連の水処理 器を通して水を通過させた。第１の水処理器は（ベルモント州ポールトニー(Pou ltney)のIdeal Horizons，Inc.から入手できる）１８５ｎｍのワンパスＵＶラン プユニットとした。ＵＶランプユニットを使用して水内に存在する有機汚染物質 を酸化した。次いで、水が第２の水処理器へ送られた。この水処理器は、液圧的 に直列に接続された４つの個々のフィルタカートリッジを含み、活性炭素の少な くと も１つの層及び（又は）イオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層を包含し た（マサチューセッツ州ローウェル(Lowell)のUnited States Filter Corporati on）から入手できる）フィルタカートリッジ組立体とした。フィルタカートリッ ジ組立体を使用して、残留する有機及びイオン不純物を取り除いた。フィルタカ ートリッジ組立体を通過させた後、次いで、約１８．３メグオーム・ｃｍ（０． ０５４μＳ／ｃｍ）となるように水の抵抗を測定する電気抵抗センサを通して水 を通過させた。次いで、１０，０００分子量のカットオフ・ポリスルフォン中空 繊維膜限外フィルタを通して水を通過させ、このフィルタでは少なくとも約９０ ％の水が通過せしめられ、通過できなかった水はポンプ入口へ戻された。最後に 、（ミシガン州アンアーバー(Ann Arbor)のGelman Sciencesから入手できる）硝 酸セルロース膜で作った０．２２μｍの膜最終フィルタを使用して、水内の残っ た微生物及び（又は）粒子を取り除いた。 ポンプを駆動するモータの出力は３００°まで調整できる回転ハンドルを有す る電位差計の形をした入力装置により制御された。電位差計は装置の出口での水 の所望の流量を表す入力信号をマイクロプロセッサへ提供した。マイクロプロセ ッサは電位差計からの入力信号をモータ制御信号に変換し、この制御信号は、ポ ンプにより所望の流量で装置を通して出口弁へ水を通過させるような速度でＶＡ ＲＩＯＴＲＯＮＩＣ（登録商標名）モータを作動させるＶＡＲＩＯＴＲＯＮＩＣ （登録商標名）モータコントローラへ送られた。この流量は純化された水の正確 な自動配水供給を許容するように数滴の水の如き小さな増分で毎分０ないし約１ ．５リットルの範囲の間で調整可能とされた。水が装置の出口で望まれない場合 は、ポンプを再循環モードで作動させ、高いレベルの水の純度を維持するように 装置を通して毎分約０．５リットルの流量で水を再循環させた。 装置はまた衛生化サイクルを具備した。衛生化サイクルは、装置の素子（導管 、弁及びコネクタ）が抽出可能（ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ）又は浸出可能（ｌｅ ａｃｈａｂｌｅ）の点から不活性材料で作られているという事実に拘わらず、装 置内での低い微生物個体数を維持するために使用することを意図するものであっ た。衛生化サイクルは、クロロイソシアン酸等の如き化学オキシダントから典型 的に作られた（マサチューセッツ州ローウェルのUnited States Filter Corpora tion） から入手できる）塩素衛生化錠剤を衛生化室内へ導入し、次いで水の流れストリ ーム内に錠剤を溶かすことにより、開始された。次いで、装置を通して化学オキ シダントを通過させ、内側のチューブ、取り付け部、ポンプ、ＵＶランプユニッ ト及びＵＦ膜を衛生化した。衛生化サイクルで使用される化学オキシダントがフ ィルタカートリッジ内のイオン交換樹脂にとって有害であるため、フィルタカー トリッジ組立体を隔離した。 可変速度モータの使用により生じる実際の減少したノイズレベルを確認するた めに、装置のノイズレベルを測定した。ノイズレベルの確認の際にＲａｄｉｏ Ｓｈａｃｋ（登録商標名）音響レベル計器を使用し、再循環（毎分０．５リット ル）及び全生産（毎分１．５リットル）の双方において、水処理装置の前面から ０．５及び１．０メートルの距離でノイズレベルを測定した。再循環においては 、装置からの測定したノイズレベルは０．５メートル位置で６３．５ｄＢであり 、１．０メートル位置で５４．０ｄＢであった。モータ速度及び可変速度モータ を有しない従来の装置の関連するノイズレベルと同等である全生産においては、 装置からの測定したノイズレベルは０．５メートル位置で６８．０ｄＢであり、 １．０メートル位置で６４．０ｄＢであった。各試験における背景ノイズは０． ５メートル位置及び１．０メートル位置の双方で約５０ｄＢよりも小さかった。 この例は有機及びイオン汚染物質の双方を実質上有しない所望の生産流量で正 確に分配される純水を提供する際の本発明の装置の有効性を示す。更に、この例 は、再循環モードにおいて、ノイズレベルの実質的な減少につながる一層低いポ ンプ出力（モータ速度）で水を有効かつ連続的に純化できることを示す。 図示の目的で本発明の特定の実施の形態を詳細に説明したが、本発明の要旨を 逸脱することなく種々の修正を行うことができる。例えば、装置１０は透析ユニ ット、連続脱イオンユニット、逆浸透ユニット、他の型式の媒体フィルタ等の如 き付加的な又は代わりの水処理器を含むことができる。更に、本発明の自動配水 供給特徴は、分析への応用のほか、製薬、電子工学、食品及び飲料への応用、化 学処理、廃水及び市水処理の如き種々幅広い産業上の応用において、一層大きな 流量を有する一層大型の装置に適用できる。更にまた、超純水を供給できるよう にした装置を、例えばホース（図示せず）により出口弁３０又は弁４８（第５図 ）に固定的に接続できる。装置１０内に分配ユニット（図示せず）を設けて、正 確な水の自動配水供給をユーザーにとって一層便利になるようにすることができ る。本発明により予期できる装置１０に対する別の修正はモータＭ及び（又は） 弁４８を制御するために入力装置４４の遠隔制御を設けること、及び、装置の種 々の位置（例えば中央のスイッチボード）に入力装置を設けることである。従っ て、本発明は請求の範囲の記載を除いて限定されない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リアン，リ−シアン アメリカ合衆国マサチューセッツ州01451, ハーヴァード，ボルトン・ロード 258 (72)発明者 ベンドリン，ヘルベルト ドイツ連邦共和国デー―56235 ランズバ ッハ―バウムバッハ (72)発明者 デュポン，ステファンヌ フランス国エフ―78990 エランクール, リュ・ローズ 15 (72)発明者 ブルスト，アクヒム ドイツ連邦共和国デー―65529 ヴァルデ ムス―エッシュ，アオフ・デア・リント ７ (72)発明者 ヨンジャン，ビクラム アメリカ合衆国マサチューセッツ州02155, メッドフォード，ミドルセックス・アベニ ュー 172

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 自動配水供給制御を有する水処理装置において、 可変速度モータを有するポンプに液圧的に接続された水入口と； 上記ポンプの下流側に液圧的に接続された少なくとも１つの水処理器と； 上記水処理器の下流側に液圧的に接続された少なくとも１つの出口弁と； 上記出口弁から上記ポンプに液圧的に接続された再循環ラインと； を有し、上記ポンプの出力が上記可変速度モータに接続された規制装置により制 御されることを特徴とする装置。 ２． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記少なくとも１つの水処理器 が、紫外光ランプユニット、活性炭素の少なくとも１つの層とイオン交換樹脂の 混合物の少なくとも１つの層とを備えたフィルタカートリッジ、限外フィルタユ ニット及びその組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする装 置。 ３． 請求の範囲第２項に記載の装置において、上記水処理器が紫外光ランプユ ニットであることを特徴とする装置。 ４． 請求の範囲第２項に記載の装置において、上記水処理器が活性炭素の少な くとも１つの層とイオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層とを備えたフィ ルタカートリッジであることを特徴とする装置。 ５． 請求の範囲第２項に記載の装置において、上記水処理器が限外フィルタユ ニットであることを特徴とする装置。 ６． 請求の範囲第２項に記載の装置において、上記ポンプと上記出口弁との間 で液圧的に接続された消毒ユニットを更に有することを特徴とする装置。 ７． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記出口弁が、上記装置内での 水の循環中は完全に閉じた位置にあり、当該装置から純化された水を取り出すた めに完全に開いた位置へくることを特徴とする装置。 ８． 請求の範囲第７項に記載の装置において、上記出口弁が閉じているときの 上記装置内での水の再循環のために、上記ポンプが約０．５リットル／分の出力 を有することを特徴とする装置。 ９． 請求の範囲第７項に記載の装置において、上記出口弁が開いているときに 、上記ポンプの出力が上記規制装置により制御されることを特徴とする装置。 １０． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記規制装置がコントローラ と、上記出口弁での所望の流量を表す入力信号を当該コントローラに提供する入 力装置とを有し、当該コントローラが上記入力信号を、当該出口弁での水の流れ を所望の流量に対応させるような速度で上記モータを作動させるモータ制御信号 に変換することを特徴とする装置。 １１． 請求の範囲第１０項に記載の装置において、上記入力装置が電位差計で あることを特徴とする装置。 １２． 請求の範囲第１０項に記載の装置において、上記入力装置がキーパッド であることを特徴とする装置。 １３． 請求の範囲第１０項に記載の装置において、上記入力装置が角度エンコ ーダであることを特徴とする装置。 １４． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記規制装置が電位差計であ ることを特徴とする装置。 １５． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記規制装置が第１の所定の 時間での上記モータのオフ及び第２の所定の時間での当該モータのオンのうちの 少なくとも１つを遂行する装置を含むことを特徴とする装置。 １６． 請求の範囲第１５項に記載の装置において、上記第１及び第２の所定の 時間が入力装置を介してユーザーにより提供されることを特徴とする装置。 １７． 請求の範囲第１５項に記載の装置において、上記第１及び第２の所定の 時間が作動データの関数として上記規制装置により提供されることを特徴とする 装置。 １８． 請求の範囲第１項に記載の装置において、上記出口弁の下流側に液圧的 に接続された比例弁を更に備え、上記装置の出力が上記比例弁に接続された規制 装置により制御されることを特徴とする装置。 １９． 請求の範囲第１８項に記載の装置において、上記規制装置がコントロー ラと、上記比例弁での所望の流量を表す入力信号を当該コントローラに提供する 入力装置とを有し、当該コントローラが上記入力信号を、当該比例弁での水の流 れを所望の流量に対応させるような横断面で当該弁を開かせる弁制御信号に変換 することを特徴とする装置。 ２０． 自動配水供給制御を有する水処理装置において、 ポンプに液圧的に接続された水入口と； 上記ポンプの下流側に液圧的に接続された少なくとも１つの水処理器と； 上記水処理器の下流側に液圧的に接続された少なくとも１つの出口弁と； 上記出口弁から上記ポンプに液圧的に接続された再循環ラインと； 上記出口弁の下流側に液圧的に接続された比例弁と； を有し、上記装置の出力が上記比例弁に接続された規制装置により制御されるこ とを特徴とする装置。 ２１． 請求の範囲第２０項に記載の装置において、上記少なくとも１つの水処 理器が、紫外光ランプユニット、活性炭素の少なくとも１つの層とイオン交換樹 脂の混合物の少なくとも１つの層とを備えたフィルタカートリッジ、限外フィル タユニット及びその組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とす る装置。 ２２． 請求の範囲第２０項に記載の装置において、上記出口弁が、上記装置内 での水の循環中は完全に閉じた位置にあり、当該装置から純化された水を取り出 すために完全に開いた位置へくることを特徴とする装置。 ２３． 請求の範囲第２２項に記載の装置において、上記出口弁が閉じていると きの上記装置内での水の再循環のために、上記ポンプが約０．５リットル／分の 出力を有することを特徴とする装置。 ２４． 請求の範囲第２０項に記載の装置において、上記規制装置がコントロー ラと、上記比例弁での所望の流量を表す入力信号を当該コントローラに提供する 入力装置とを有し、当該コントローラが上記入力信号を、当該比例弁での水の流 れを所望の流量に対応させるような横断面で当該弁を開かせる弁制御信号に変換 することを特徴とする装置。 ２５． 水を処理する方法において、 可変速度モータを有するポンプに液圧的に接続された水入口を提供する工程と ； 上記ポンプの下流側に少なくとも１つの水処理器を液圧的に接続し、当該水処 理器の下流側に少なくとも１つの出口弁を液圧的に接続し、上記出口弁から当該 ポンプに再循環ラインを液圧的に接続する工程と； 水の流れを上記水入口に導く工程と； 純化された水の流れを生じさせるために上記水処理器内へ上記水の流れをポン ピングする工程と； 上記出口弁を閉じる工程と； 上記純化された水の流れを上記水入口へ再循環させる工程と； 上記出口弁を開く工程と； 上記可変速度モータに接続された規制装置で上記ポンプの出力を制御すること により上記純化された水を取り出す工程と； を有することを特徴とする方法。 ２６． 請求の範囲第２５項に記載の方法において、上記少なくとも１つの水処 理器が、紫外光ランプユニット、活性炭素の少なくとも１つの層とイオン交換樹 脂の混合物の少なくとも１つの層とを備えたフィルタカートリッジ、限外フィル タユニット及びその組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とす る方法。 ２７． 請求の範囲第２６項に記載の方法において、上記水処理器が紫外光ラン プユニットであることを特徴とする方法。 ２８． 請求の範囲第２６項に記載の方法において、上記水処理器が活性炭素の 少なくとも１つの層とイオン交換樹脂の混合物の少なくとも１つの層とを備えた フィルタカートリッジであることを特徴とする方法。 ２９． 請求の範囲第２６項に記載の方法において、上記水処理器が限外フィル タユニットであることを特徴とする方法。 ３０． 請求の範囲第２５項に記載の方法において、上記ポンプと上記出口弁と の間で消毒ユニットを液圧的に接続する工程を更に有することを特徴とする方法 。 ３１． 請求の範囲第２５項に記載の方法において、上記出口弁が閉じていると きの水の再循環中、上記ポンプが低い出力を有することを特徴とする方法。 ３２． フィルタカートリッジ組立体において、 ２つの端部を有しフィルタ媒体を収容するハウジングを備えた少なくとも１つ のフィルタカートリッジと； 上記ハウジングの一端に位置し、流体入口ポート、流体出口ポート、第１の流 体分配器及び上記カートリッジからの溜まった空気の除去を可能にする通気装置 を有する第１の端キャップと； 上記ハウジングの第２の端部に位置し、生成物収集プレナム、及び上記生成物 収集プレナムから上記フィルタ媒体を分離する第２の流体分配器を有する第２の 端キャップと； 上記ハウジング内に位置し、上記生成物収集プレナムから上記流体出口ポート へ延びる液体移送チューブと； を有することを特徴とするフィルタカートリッジ組立体。 ３３． 請求の範囲第３２項に記載の組立体において、上記通気装置が少なくと も１つの疎水性の膜を有することを特徴とする組立体。 ３４． 請求の範囲第３２項に記載の組立体において、上記通気装置が１方向弁 を有することを特徴とする組立体。