JP2002518164A - フィルタカートリッジアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 両端を有するハウジングであって、フィルタ媒質１０２、１０２を保持するハウジング９８を含む少なくとも１つのフィルタカートリッジ６０と、該ハウジングの一端に配置され流体入口ポート６８を有する第一の端部キャップ９０であって、流体入口ポート６８と、流体出口ポートと、第一の流体分配器１０４と、混入した空気を上記カートリッジから除去することを許容する通気装置８８とを有する第一の端部キャップ９０と、上記ハウジングの第二の端部に配置された第二の端部キャップ１１２であって、製品集めプレナム１１０と、上記フィルタ媒質を該製品集めプレナムから分離する第二の流体分配器１０６とを有する第二の端部キャップ１１２と、ハウジング内に配置され且つ上記製品集めプレナムから上記流体出口ポートまで伸びる液体移送管１１４とを備えるフィルタカートリッジアセンブリである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】

本出願は、参考として引用し本出願に含めた、１９９７年５月２０日付けで出
願され且つ現在は係属中の、「供給量の制御機能を備える水処理装置（ＷＡＴＥ
Ｒ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＶＩＮＧ ＤＯＳＩＮＧ ＣＯＮ
ＴＲＯＬ）」という名称の特許出願第０８／８５９，３４０号の分割出願である
。

【０００２】

【発明の背景】

【０００３】

【発明の分野】

本発明は、水処理装置及び方法、より具体的には、処理した水を正確に供給す
べく供給量の制御機能を改良した、水処理装置及び方法に関する。

【０００４】

【関連技術の説明】

例えば、化学及び生物学的分析試験所を含む、多くの用途にて高純度の水が必
要とされている。これらの用途に使用される水は、ろ過、単一又は多数回の蒸留
、吸着及びイオン交換を含む、多数の周知の技術により浄化する。最初に、蒸留
又は逆浸透膜ろ過にて処理された水は、残留する汚染物質、主として、有機物を
吸着するため活性酸素床を通すことにより更に浄化する（磨く）ことがしばしば
である。また、前処理した水は、残留するイオン系不純物を除去するためイオン
交換樹脂の層状又は混合床を通すことにより処理することもできる。これらの水
流は、装置の出口の手前にて更なる残留する汚染物質を除去するため微多孔質フ
ィルタを通してろ過されることもしばしばである。

【０００５】 浄化した水が必要でないとき、従来の水処理装置は、典型的に、停滞する間の
水質の劣化を防止するため、例えば、紫外線ランプ、イオン交換器及び限外フィ
ルタのような、装置内に含まれる色々な水処理装置を通じて水を連続的に又は定
期的な作動状態にて再循環させる。再循環ポンプ等の連続的な作動中に生ずるエ
ネルギコストが多額であること、また、これに伴って、付近の作業員を妨げる可
能性のある高レベルの騒音が発生することのため、水処理装置は、約５０分の停
滞及び１０分の装置内での再循環といった、周期的なモードにて作動させること
がしばしばである。このため、浄化した水が必要とされるとき、水を使用する前
のある時間、水を装置内を循環させることが必要とされる場合がある。

【０００６】 更に、装置からの浄化水の流量の制御は、通常、出口弁を調節することにより
行なわれる。しかしながら、従来の装置のポンプは、出口弁における最大流量を
実現するため単一の高速度及び吐出量にて作動するから、ユーザにとってこれら
の装置からの浄化水を少量にて且つ正確な量にて又はその何れか一方の量にて供
給することは困難である。

【０００７】

【発明の概要】

従って、本発明は、有機物及びイオン系汚染物質が極めて少ないように水処理
することができ、また、装置から正確に供給することができる、供給量の制御機
能を有する水処理装置を目的とするものである。供給量の制御機能を有するこの
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
している。少なくとも１つの水処理装置がポンプの下流にて液圧的に接続され、
少なくとも１つの出口弁が水処理装置の下流にて液圧的に接続され、また、再循
環管が出口弁からポンプに液圧的に接続されている。ポンプの吐出量は、可変速
度モータに接続された調節装置によって制御される。

【０００８】 本発明の別の実施の形態において、供給量の制御機能を備える水処理装置は、
ポンプに液圧的に接続された水入口を有している。少なくとも１つの水処理装置
がポンプの下流にて液圧的に接続され、少なくとも１つの出口弁が水処理装置の
下流にて液圧的に接続され、再循環管が出口弁からポンプに液圧的に接続されて
いる。比例弁が上記出口弁の下流にて液圧的に接続され、装置の吐出量は、比例
弁に接続した調節装置により制御される。

【０００９】 本発明の別の形態において、水処理方法は、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ことと、少なくとも１つの水処理装置をポ
ンプの下流にて液圧的に接続し、少なくとも１つの出口弁を水処理装置の下流に
て接続し、また、再循環管を出口弁からポンプに接続することとを含む。

【００１０】 次に、水流を水入口内に導入し且つ水処理装置内に圧送して浄化した水流を形
成する。出口弁を閉じたとき、浄化した水流は、水入口まで再循環させる。出口
弁が開いたとき、可変速度モータに接続された調節装置によりポンプの吐出量を
制御することにより浄化水を除去することができる。

【００１１】 本発明の別の特徴において、フィルタカートリッジアセンブリには、混入した
空気を水処理装置から除去するため通気装置が設けられている。該カートリッジ
アセンブリは、両端を有するハウジングを備える少なくとも１つのフィルタカー
トリッジを含む。該ハウジングは、典型的に、フィルタ媒質を有する。流体入口
ポートと、流体出口ポートと、第一の流体分配器と、第一の端部キャップに接続
された通気装置とを有する第一の端部キャップがハウジングの一端に配置されて
いる。第二の端部キャップは、ハウジングの第二の端部に配置され、製品の集め
プレナムと、フィルタ媒質を製品集めプレナムから分離する第二の流体分配器と
を備えている。最後に、液体移送管がハウジング内に配置され、また、製品集め
プレナムから流体出口ポートまで伸びている。

【００１２】 図面は、説明の目的のためだけであり、本発明の範囲を規定することを意図す
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、本発明の多
数の実施の形態を開示し、同一の機能部分を同一の参照番号にて表示する、図面
と共に、以下の詳細な説明を参照することにより明らかになるであろう。

【００１３】

【発明の詳細な説明】

本発明は、供給量制御機能を備える水処理装置に関するものである。図１に図
示するように、本発明の供給量制御機能を備える水処理装置１０の１つの実施の
形態は、未処理又は再処理水供給管１２に接続された、例えば、ソレノイド弁の
形態をした入口弁１１を備える水出口を含んでいる。この供給管は、入口弁１１
から下流にて貯蔵タンク１４に液圧的に接続することができ、可変速度モータＭ
を有するポンプ１６の吸込み側がこのタンク１４に接続される。ポンプ１６は、
該ポンプの下流にて液圧的に接続された少なくとも１つの水処理装置に未処理水
又は再処理水を供給する。本発明の装置１０内には、例えば、紫外線（ＵＶ）ラ
ンプ装置１８と、例えば、少なくとも１つの活性炭素層及び少なくとも１つのイ
オン交換樹脂の混合体の層の双方又はその何れか一方を有する少なくとも１つの
カートリッジのようなカートリッジが複数、直列に接続されたフィルタカートリ
ッジ２２と、及び又は限外ろ過フィルタ（ＵＦ）装置２６と、これらの組合せ体
とを使用することができる。装置１０の代替的な実施の形態は、図２に図示され
ており、この場合、フィルタカートリッジ２２は唯一の水処理装置である。図３
において、紫外線ランプ装置１８は、フィルタカートリッジ２２の上流にて接続
されている。図４において、ＵＦ装置２６はフィルタカートリッジ２２の下流に
て接続されており、また、滅菌処理装置４２をフィルタカートリッジ２２に対し
て平行に配置して装置１０内で液圧的に接続することもできる。装置４２から滅
菌処理剤がフィルタカートリッジ２２に入るのを防止するため、三方向弁２０及
び逆止弁２４を使用することができる。装置１０の端部にて、例えば、三方向ソ
レノイド弁の形態をした、少なくとも１つの出口弁３０が水処理装置の下流にて
液圧的に接続されている。また、水質を監視するため、一体型の温度センサを典
型的に備える導電率測定セル２８を装置内にて使用することもできる。

【００１４】 第一の再循環管３２が、逆止弁３４を通じて、出口弁３０から貯蔵タンク１４
まで接続され又はポンプ１６の吸込み側に向けて直接接続されている。図１及び
図４に図示するように、ＵＦ装置２６が使用されるならば、装置２６を通って流
れない水の部分は、廃水出口４０にて弁３８に送られるか又は、ソレノイド弁３
８の上流の絞り弁３３及び逆止弁３５を有する出口管３６及び第二の再循環管３
１を通じてポンプ１６の吸込み側に送られる。再循環管３２は、逆止弁３９を有
する接続管３７を介して出口管３６及び循環管３１に接続される。

【００１５】 図１乃至図４に図示するように、装置１０は、ユーザが流量を設定することを
許容する入口弁４４を有する調節装置と、制御装置４６（最も典型的に、記憶装
置を備えるＣＰＵ）とを更に備えている。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態をしている。これら装置は、典型的に、例
えば、出口弁３０における所望の流量を表わす、回転位置角度のような入力信号
を制御装置４６に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備え
ている。制御装置４６は入力信号をモータ制御信号に変換し、該モータ制御信号
は、モータＭがポンプ１６を駆動し且つ出口弁３０における流れが所望の流量に
対応するようにする速度にて作動させる。出口弁３０の付近に図示したが、入力
装置４４は、ユーザが水を供給するため、容易にアクセス可能な装置１０の全体
に亙る任意の位置に配置することができることが分かる。本発明の別の実施の形
態において、例えば、電位差計のような入力装置４４は、モータＭに対し入力信
号を直接送ることができ、この入力信号は、装置の出口における水の流れを所望
の流量に対応するものとする。このため、ポンプ１６の吐出量は、ユーザが例え
ば入力装置４４の回転動作を利用することで制御する。モータの制御信号はモー
タＭの速度を零速度とポンプ１６の最高吐出量となる最高速度との間にて変化さ
せる。ポンプ１６は、モータＭにより駆動される磁気的に接続した容積形歯車ポ
ンプであることが好ましい。上述したように、モータＭは、例えば、バリオトロ
ニック（ＶＡＲＩＯＴＲＯＮＩＣ（登録商標名））のコンパクトな駆動電子アセ
ンブリ（ドイツのパプスト・モトレン有限責任会社（Ｐａｐｓｔ−Ｍｏｔｏｒｅ
ｎ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ）から入手可能）のような電子的装置を有する小電力
、低電圧範囲の３相ブラシレス電子的整流型直流モータのような可変速度モータ
であることが好ましい。

【００１６】 本発明の更なる実施の形態において、調節装置は、第一の所定の時点にてモー
タＭを停止させ且つ第二の所定の時点にてモータＭを作動させることの双方又は
その何れか一方を行なうタイマーとして機能することのできる装置を含むことが
できる。この作動は、例えば、水処理装置１０の通常の作動時間の前に、ポンプ
１６が始動するように、また、長期間の不使用期間の間、休止しているように予
めプログラム化することを可能にする。典型的に、ユーザは、キーパッドのよう
な入力装置を介して直接、調節装置に対し所望の作動及び休止時間を設定するこ
とになろう。本発明の別の特徴において、モータＭを始動させ且つ停止させるた
めの所定の時点は、調節装置により作動データの関数として直接提供される。こ
の実施の形態において、調節装置の制御装置４６は、使用状態を予想すべく使用
の特徴及び作動傾向を監視するため、適応可能であり、また、プログラム化する
ことができ。例えば、水量、流量、作動時間及び日付け、作動期間のような作動
データをモータの作動スケジュールに関して推測し得るように制御装置４６によ
り集めることができる。このため、待機モードの間、モータ１６は短い間隔にて
又は好ましくは、連続的に、低騒音及び低作動コストにてポンプ１６を運転し、
出口弁３０が開いたとき、直ちに使用可能な高純度の水を提供することが可能で
ある。調節装置の入力装置４４によりポンプ１６を待機モードから給水モードに
切り換えるとき、段階的な方法にて又は好ましくは、実質的に連続的に所定の最
大出力迄、ポンプの吐出量を調節することができる。この特徴は、低ポンプ吐出
量にて少量の水を容易に且つ正確な計測量にて供給することを許容する。

【００１７】 調節装置によりポンプ１６の吐出量を制御することは、出口弁３０を閉じたと
き、再循環（又は待機）モードにてポンプの吐出量をより良く制御することを許
容し、また、比較的遅い速度にて水を処理するため、水を装置１８、２２、２６
を通じて循環させることにより、待機モード中、処理した水質を維持することが
可能である。公知であるように、紫外線ランプ装置による水処理は、１８５ｎｍ
波長にて、ＴＯＣを約５ｐｐｂのレベルまで減少させ、また、２５４ｎｍ波長に
て細菌量を減少させるのに効果的である。例えば、少なくとも１つの活性炭素層
と、少なくとも１つのイオン交換樹脂の混合体層とを有する少なくとも１つのカ
ートリッジを備え、直列接続した複数のカートリッジを有するフィルタカートリ
ッジにより水処理することは、残留する有機系汚染物質を吸収し且つ残留するイ
オン系不純物を除去するのに有効であることは公知である。ＵＦ装置による水処
理は、懸濁した小さい粒子及び発熱物質を除去することが公知である。

【００１８】 本発明の１つの好ましい実施の形態において、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
、ソレノイド弁とすることができる。このソレノイド弁は閉じた位置から開始し
て、入力装置４４の最初の動作位相の間、開き位置まで切り換える。だが、上述
したように、装置１０からの処理水の排出量は、出口弁３０の断面積ではなくて
ポンプ１６の吐出量によって決まる。

【００１９】 本発明の好ましい実施の形態において、出口弁３０が閉じられたとき、ポンプ
１６は、比較的低吐出量にて少なくともある時間の間、待機モードにて作動させ
る。出口弁３０が開いたとき、ポンプ１６は、その最小値が待機モードにおける
吐出量以下であり、また、その最大値がその待機モードにおける吐出量以上であ
る、吐出量にて作動する。給水モードにおいて、装置１０内の水は、最初に、休
止状態に近い状態とし、次に、ユーザが入力装置４４によって入力信号を提供す
ることにより、容易に且つ正確に少量又は多量の計測量にて供給することができ
る。例えば、待機作動中、ポンプ１６は、約０．５リットル／分の吐出量にて運
転することができる。この吐出量は、装置が水を供給し且つ出口弁３０が開いて
いるとき、約１．５リットル／分まで増大させ又は減少させることができる。装
置がユーザにより提供された入力信号により待機モードに復帰したとき、制御装
置４６は、モータ制御信号を提供し、このモータ制御信号により、モータＭは最
初に停止し、次に、ポンプ１６が装置を通じて水を再循環するような速度にて作
動する。

【００２０】 上述したように、装置１０は、例えば、ソレノイド弁のような入口弁１１を備
えることができる。この入口弁は、未処理の公共的給水装置に、又は再処理した
（例えば、逆浸透膜ろ過法により）水の供給管１２の何れかに直接、接続される
。また、装置１０は、入口弁１１とポンプ１６との間に配置された貯蔵タンク１
４を備えることもできる。この貯蔵タンク１４内には、再循環管３２が液圧的に
接続される。使用するならば、入口弁１１は、出口弁３０と同時に、開放する。
これと代替的に、入口弁１１は、貯蔵タンク１４の液位を制御するために使用す
ることもできる。

【００２１】 本発明の別の特徴において、少なくとも１つの滅菌処理剤を装置１０内を流れ
る水に導入することのできる滅菌処理装置４２がポンプ１６と出口弁３０との間
にて液圧的に接続されている。滅菌処理装置４２は、装置１０の水に接触する要
素を滅菌処理するために使用することができる。図１乃至図４に図示するように
、少なくとも１つのイオン交換樹脂の混合体層を有するフィルタカートリッジ２
２のような特定の水処理装置は、滅菌処理工程を開始する前に、弁２０及び逆止
弁２４を作動させることにより装置から絶縁することができる。当業者に公知で
あるように、滅菌処理剤は、典型的に、カチオン及びアニオン交換樹脂に悪影響
を及ぼし、イオン交換樹脂の能力を失わせる可能性のある酸化体を含んでいる。

【００２２】 本発明の水処理装置の１つの代替的な実施の形態が図５に図示されている。こ
の装置は、図１に図示し且つ上述したものと同様である。図示するように、例え
ば、電位差計、キーパッド、角度エンコーダ等の形態とすることのできる入力装
置４４を使用して、所望の水量を表わす入力信号を制御装置４６に提供する。制
御装置４６は、入力装置４４からの入力信号を弁制御信号に変換する。この弁制
御信号は、弁４８の流出断面積を制御し、弁における水流を所望の水量に対応さ
せる。上述したように、弁４８の付近に図示したが、入力装置４４は、給水する
ユーザが容易にアクセス可能な、装置の全体に亙る任意の位置に位置決めするこ
とができる。弁制御信号により、弁４８の断面積は０乃至所定の最大開放程度の
範囲内にて変化し、この最大開放程度にて、装置の最大吐出量を実現することが
できる。弁４８は、特別な印加された電圧に比例的に応答して開く比例弁である
ことが好ましい。好ましくは、弁の内部構造体は、装置の出口における水の汚れ
を防止するため不活性なプラスチック材料でライニングしてある。かかる比例弁
は、例えば、サウス・ベンド・コントロールズ・インコーポレーテッド（Ｓｏｕ
ｔｈ Ｂｅｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．）（インディアナ州、サウスベン
ド）から市販されているもの、又は、ハネウェル・インコーポレーテッド（Ｈｏ
ｎｅｙｗｅｌｌ，Ｉｎｃ．）（コネチカット州、ニューブリテン）のスキナー弁
（Ｓｋｉｎｎｅｒ Ｖａｌｖｅ）とする。このため、装置１０の吐出量は、例え
ば、ユーザが弁４８の排出断面積及びモータＭの速度の双方又はその何れか一方
を制御するため入力装置４４を回転動作することにより制御することができる。

【００２３】 本発明の装置の供給量の制御を改良することの一例として、図６には、従来の
装置及び本発明の装置の排出量がグラフで示してある。図示するように、線５０
は、出口弁の開閉角度に亙る従来の装置の排出量の曲線である。線５２は、本発
明の排出量を入力装置４４の回転位置の角度の関数として示す。図示するように
、線５０は、循環ポンプは、連続的に作動し、又は出口弁を完全に開いたとき、
最大の排出量を実現し得るような間隔にて作動させることを示す。このように、
線５０の急激な上昇により示すように、出口弁には最初に高い水圧が存在する。
この線５０は、少量の水を容易に且つ正確に計測量供給することは困難であるこ
とを示す。

【００２４】 だが、本発明の排出量は、線５２により示すように、制御することができる。
入力装置４４の動きが増すことは、排出量の比例的な増加に対応する。更に、本
発明において、例えば、制御装置４６内にて最初は平らで、その後に、急激に増
加する正弦波曲線のような線５２の形状を選び且つプログラム化することも可能
であることが分かる。図示するように、排出量は、入力装置４４が開放角度の全
体の約１０％の回転角度後においてのみ、増加し始める。上述したように、ポン
プ１６の最初の吐出量は、待機モードのレベルから零に減少し、次に、出口弁３
０を完全に開き、その後、入力装置４４を更に調節する間に、ポンプ１６の吐出
量を増加させる。

【００２５】 本発明の装置においては、ポンプ１６の吐出量を待機モードから給水モードに
調節したときの期間中、装置を完全に通気することができないことがあることが
分かった。ポンプを始動させると、空気が装置内に吸引され、装置の管及び水処
理装置内に気泡が生じる可能性がある。この可能性に対処するため、本発明の別
の特徴は、通気装置をフィルタカートリッジアセンブリ２２に備えることを含む
。

【００２６】 上述したように、フィルタカートリッジアセンブリ２２は、直列に接続した複
数のカートリッジを含めることができる。カートリッジの各々は、典型的に、外
側ハウジングと、上端キャップと、下端キャップと、中央の戻し管とを有してい
る。上端キャップ及び下端キャップは、ハウジングの両端に固着される一方、戻
し管は、上端キャップ及び下端キャップの間を伸び且つこれらのキャップに接続
されている。ハウジングは、典型的に、フィルタ媒質にて充填されている。この
フィルタ媒質は、例えば、少なくとも１つの活性炭素層及び少なくとも１つのイ
オン交換樹脂の混合体層の双方又はその何れか一方を含んでおり、この層は、戻
し管の周りに配置され且つ上端キャップ及び下端キャップによりハウジング内に
て保持される。処理すべき水は、上端キャップに形成された入口ポート及び入口
プレナムを通じてフィルタカートリッジに入る。次に、水は、上端キャップにお
ける上側流れ分配器を通じてハウジング内に送られ、この分配器は、水をフィル
タ媒質内に均一に供給する。水は、フィルタ媒質を通って下方に浸透し、ハウジ
ングの底部に達し、この底部にて、水は下側流れ分配器を通って進み、下端キャ
ップに形成された製品集めプレナム内に集まる。次に、水は、製品集めプレナム
から戻し管を通じて上端キャップ内に上方に送られ、この上端キャップから、浄
化した水は出口ポートを通じて排出される。本発明にて使用することのできるフ
ィルタカートリッジの構造及び流体の流れ方法は、１９９６年２月９日付けで出
願された「フィルタ媒質を通る単一方向流れを有する水浄化カートリッジアセン
ブリ（ＷＡＴＥＲ ＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＳＳＥ
ＭＢＬＹ ＷＩＴＨ ＵＮＩＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ ＦＬＯＷ ＴＨＲＯＵＧ
Ｈ ＦＩＬＴＥＲ ＭＥＤＩＡ）」という名称の同時出願係属中の米国特許出願
第０８／５９８，８１８号により具体的に記載されており、かかる開示内容は、
参考として引用し本明細書に含めてある。更に、第一のカートリッジの出口ポー
トを第二のカートリッジの入口ポートに接続することにより、個々のフィルタカ
ートリッジを液圧的に直列に接続することができ、上述したように水は各カート
リッジを通って流れることが理解される。フィルタカートリッジは、例えば、更
なる安定性を提供し得るようにフィルタクリップのような追加的な機械的装置と
接続することができる。例えば、フィルタカートリッジ装置間の接続は、１９９
６年２月９日付けで出願された、「モジュラー式フィルタ装置及び組み立て方法
（ＭＯＤＵＬＡＲ ＦＩＬＴＥＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ
ＯＦ ＡＳＳＥＭＢＬＹ）」という名称の同時出願係属中の米国特許出願第０
８／５９９，２５９号により具体的に記載されており、かかる開示は、参考とし
て引用し本明細書に含めてある。

【００２７】 上述したように、本発明のフィルタカートリッジアセンブリ２２は、混入した
空気が装置から容易に大気中に去るのを許容し得るよう通気装置を内蔵している
。個々のフィルタカートリッジの組み合わせ体を利用するフィルタアセンブリ２
２の１つの実施の形態が図７及び図８に図示されている。フィルタアセンブリ２
２は、上述したように、各フィルタカートリッジを通る流れを実現し得るように
液圧的に直列に接続した４つのフィルタカートリッジを備えている。特に、フィ
ルタカートリッジアセンブリ２２は、第一のフィルタカートリッジ６０と、第二
のフィルタカートリッジ６２と、第三のフィルタカートリッジ６４と、第四のフ
ィルタカートリッジ６６とを含んでいる。該フィルタカートリッジの各々は、別
のフィルタカートリッジに液圧的に接続され、入口ポート６８を通ってフィルタ
カートリッジアセンブリに入った流体がその後、上述したように各カートリッジ
を通って流れ且つ第四のフィルタカートリッジ６６の出口ポート７０から排出さ
れるようにする。入口ポート６８及び出口ポート７０は、フィルタカートリッジ
アセンブリ２２の頂部に配置されており、このため、アセンブリを装置１０を収
容するコンソール（図示せず）内に容易に取り付けることができる。

【００２８】 図７に更に図示するように、各フィルタカートリッジの上端キャップは、流れ
回路を画定し得るように液圧的に接続されている。処理すべき水は入口ポート６
８を通って第一のフィルタカートリッジ６０に入る。水は、第二のフィルタカー
トリッジ６２の入口ポート７４に液圧的に接続されたその出口ポート７２を通じ
て第一のフィルタカートリッジ６０から排出される。次に、水は、第二のフィル
タカートリッジ６２を通って流れ且つ第三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を通じて排出される。第三の
フィルタカートリッジ６４の出口ポート８０は、第四のフィルタカートリッジ６
６の入口ポート８２に液圧的に接続され、第三のフィルタカートリッジ６４から
排出された水は第四のフィルタカートリッジ６６に入り、その水は、その後、第
四のカートリッジ６６の出口ポート７０を通ってフィルタカートリッジアセンブ
リ２２から排出される。図示するように、図７に図示したフィルタカートリッジ
アセンブリ２２の形態は、所望の配置を実現し得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色々な形態の入口ポート及び出口ポートを有
する上端キャップを使用して実現される。また、図７に図示するように、個々の
フィルタカートリッジは、中央クリップ８４及び側部クリップ８６を使用して互
いに対し機械的に固着される（図８に図示するように）。図８は、図７に図示し
たフィルタカートリッジアセンブリの側面図である。

【００２９】 図７を再度、参照すると、本発明の通気装置は、フィルタカートリッジの上端
キャップに配置された個々の通気装置８８を備えており、装置内に、より具体的
にはフィルタカートリッジアセンブリ２２内に混入した空気が逃げるのを許容す
る一方、水又はフィルタ媒質がフィルタカートリッジから去るのを防止する。好
ましくは、通気装置８８は空気がフィルタカートリッジに入るのをも防止するよ
うにする。図７に図示するように、通気装置８８は、フィルタカートリッジの上
端キャップ９０、９２、９４、９６の上に配置されている。通気装置８８の１つ
の好ましい実施の形態が図９乃至図１２にてフィルタカートリッジ６０に固着さ
れた上端キャップ９０上にある状態で図示されている。図１０には、通気装置８
８及びフィルタカートリッジ６０を通って図９の断面線１０−１０に沿って見た
側面断面図が図示されている。図１０に図示するように、水は上端キャップ９０
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、上端キャ
ップ９０における上側流れ分配器１００を通じてハウジング９８内に送られ、該
上側流れ分配器１００はその水をハウジング内に供給する。流体はスパイダリン
グ１０６を有する網１０４を通じてフィルタ媒質内に浸透する。この媒質は、例
えば、少なくとも１つの活性炭素層１０２と、少なくとも１つのイオン交換樹脂
１０２´の混合体層から成るものとすることができ、これらの層は、媒質分離網
１０４により分離されている。流体はフィルタ媒質を通ってハウジング９８の底
部まで浸透し、このハウジング底部にて、流体は網及びスパイダリング１０６並
びに下側流れ分配器１０８を通って進み、下端キャップ１１２の製品集めプレナ
ム１１０内に集まる。この流体は、次に、戻し管１１４を通じてプレナム１１０
から上端キャップ９０内に上方に送られ、この上端キャップ９０から流体は出口
ポートを通じて排出される。

【００３０】 フィルタカートリッジの通気装置８８の分解組み立て図及び上端キャップ９０
内に組み立てられた通気装置の切欠き断面図がそれぞれ図１１及び図１２に図示
されている。図示するように、通気装置８８の１つの好ましい実施の形態が上端
キャップ９０に形成した通路１１６内に配置されている。通気装置の部品は、例
えば、Ｏリングシール１１８と、多孔質の膜１２０と、多孔質の支持ディスク１
２２と、圧縮リング１２４とを含む。図１２には、フィルタカートリッジ内に混
入した空気が雰囲気中に逃げるための手段を提供すべく上端キャップ９０内に取
り付けた通気部品が示してある。

【００３１】 本発明の特徴の１つの好ましい実施の形態において、多孔質の膜１２０は、空
気の透過を許容し且つ水がフィルタカートリッジから逃げるのを防止し得るよう
に疎水性材料で出来ている。膜の孔寸法は変更可能であり、典型的に、水の侵入
状態を防止するため０．０２μｍ乃至０．２μｍの範囲にある。上述したように
、膜は、ポリプロピレン、テフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（登録商標名）樹脂等のよ
うな疎水性材料で出来ていることが好ましい。本発明の作用可能な実施の形態に
おいて、膜１２０は、０．０２μｍの孔寸法であるゴア−テック（ＧＯＲ−ＴＥ
Ｘ）（登録商標名）膨張ポリテトラフルオロエチレンで出来ている（ＭＤ、エレ
クトンのＷ．Ｌゴア・アンド・アソシエーツ・インコーポレーテッド（Ｗ．Ｌ
Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，）から入手可能）。多孔質の支持
ディスク１２２も、また、多孔質のポリプロピレン材料のような疎水性材料で出
来ており、約５０乃至約３５０μｍの範囲の孔寸法を有している。本発明の１つ
の作用可能な実施の形態において、多孔質の支持ディスクは、平均孔寸法が約１
２５乃至３５０μｍのポーレックス（ＰＯＲＥＸ）（登録商標名）ポリプロピレ
ン材料で出来ている（ＧＡ、フェアバーンのポーレックス・テクノロジーズ（Ｐ
ｏｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から入手可能）。Ｏリングシール１１８
は、通気装置８８に対して、上端キャップ９０の通路１１６内に強固に嵌まり且
つ密封する作用を提供し、混入した空気以外の材料が通気弁を通って逃げるのを
防止する。最後に、圧縮リング１２４は、上端キャップ９０と適合可能な材料で
出来ており、例えば、超音波溶接により図１２に図示するように、上端キャップ
に固着し、通気部品をキャップ内に堅固に固着することができる。

【００３２】 本発明の通気装置の代替的な実施の形態及びフィルタカートリッジキャップ上
に配置された個々の通気装置の代替的な構成が図１３、図１４及び図１５に図示
されている。図１３に図示するように、通気装置８８´の１つの代替的な実施の
形態は、上端キャップ９０に形成した通路１１６内に配置される。上端キャップ
９０は、上述したように、ハウジング９８に対して密封されており、ポート６８
を更に備えている。代替的な通気部品は、図１２の実施の形態に図示したものと
同様であり、例えば、Ｏリングシール１１８と、多孔質の疎水性膜１２０と、多
孔質の支持ディスク１２２とを含む。この代替的な実施の形態は、上端キャップ
通路１１６の通気部品を密封する圧縮リングとしても機能する一方向弁１３０を
更に備えている。該一方向弁１３０は、空気がフィルタカートリッジから出るの
は許容するが、空気がフィルタカートリッジへ入るのは防止する。疎水性膜は、
水及びフィルタ媒質の双方又はその何れか一方がフィルタカートリッジから逃げ
るのを防止する。

【００３３】 図１４には、本発明の通気装置の別の実施の形態が図示されており、ここで、
通気装置８８´´は、ハウジング９８に固着した上端キャップ９０内に組み立て
られる。通気装置８８´´は、例えば、Ｏリングシール１１８と、保持リング１
２４´と、通路内にて通気装置に対するシールを提供する平坦なガスケット部分
１３２を有する一方向弁１３０´とを備えている。保持リング１２４´は、上端
キャップ９０と適合可能な材料で出来ており、このため、例えば、通気装置の部
品を通路１１６内に固着するため超音波溶接によりリングを上端キャップに固着
することができる。一方向弁１３０´は、空気がカートリッジに入るのを防止す
る一方にて、空気が所定の圧力にてフィルタカートリッジから流れるのを許容す
る。

【００３４】 本発明の通気装置の別の代替的な実施の形態は図１５に図示されており、ここ
で、カートリッジアセンブリ２２は、直列に接続した複数のカートリッジを含み
、カートリッジの各々は、通気装置８８を備えている。該通気装置８８は、水又
はフィルタ媒質がフィルタカートリッジから去るのを防止しつつ、装置内に混入
した空気が逃げるのを許容し且つ空気が入るのを防止し得るように、フィルタカ
ートリッジの上端キャップの各々に配置されている。個々の空気装置を有するフ
ィルタカートリッジの同様の配置は、図７に図示されている。図１５に図示した
通気装置の代替的な実施の形態は、通気装置８８に取り付けられた通気コネクタ
１３４を有している。次に、これらの通気コネクタは、各々、導管１３６を介し
てソレノイドコネクタ１３８に接続される。該ソレノイドコネクタ１３８は、混
入した空気をフィルタカートリッジアセンブリから解放し得るように定期的に開
放する弁（図示せず）に接続されている。

【００３５】 本発明は、説明することを目的とし、本発明の範囲を限定するものと解釈すべ
きでない性質の以下の実施例により更に明らかになるであろう。

【００３６】

【実施例】

供給量の制御機能を備える水処理装置は、実質的に汚染物質を含まない純粋な
水を提供する装置の効果を測定するために評価した。この水は、所望のとき、装
置の出口にて正確に供給し、又はより遅いモータ速度及びより低騒音レベルにて
装置の全体を通じて循環させた。

【００３７】 導電率約２．０μＳ／ｃｍの前処理した水（逆浸透膜法により）を約１．５リ
ットル／分の流量にてオン／オフソレノイド弁（不活性材料にてライニング被覆
）を介して装置内に導入した。次に、給水を磁気的に接続した容積形歯車ポンプ
（タットヒル・インコーポレーテッド（Ｔｕｔｈｉｌｌ，Ｉｎ．，）から入手可
能）内に導入し、水を約４００ｋＰａ（約４バール）まで加圧した。ヴァリオト
ロニクス（ＶＡＲＩＯＴＲＯＮＩＣ）（登録商標名）可変速度モータ及びモータ
制御装置によってポンプを駆動した。次に、ポンプは、水を一連の水処理装置を
通して流した。最初の装置は、１８５ｎｍのワンパス型紫外線装置（ヴァーモン
ト州、ポウルトニイのアイデアル・ホリゾンズ・インコーポレーテッド（Ｉｄｅ
ａｌ Ｈｏｒｉｚｏｎｓ，Ｉｎｃ．，）から入手可能）とした。水中に存在する
有機系汚染物質を酸化させるため紫外線ランプ装置を使用した。次に、水を第二
の装置に供給した。この第二の装置は、４つの個々のフィルタカートリッジを含
むフィルタカートリッジアセンブリとした（マサチューセッツ州、ローウェルの
ユナイテッド・ステーツ・フィルタ・コーポレーション（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａ
ｔｅｓ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能）。これらのフ
ィルタカートリッジは、液圧的に直列に接続し、少なくとも１つの活性炭素層及
び少なくとも１つのイオン交換樹脂混合体層の双方又はその何れか一方を保持す
るものとした。残留する有機系及びイオン系不純物質を除去するため、フィルタ
カートリッジアセンブリを使用した。フィルタカートリッジアセンブリを通過し
た後、次に、水は電気抵抗率センサを通して流した。このセンサは、水の抵抗率
が約１８．３メガオーム−ｃｍ（０．０５４μＳ／ｃｍ）であると測定した。次
に、水は、１０，０００分子量のカットオフポリスルホンの中空のファイバ膜限
外ろ過フィルタを通して流した。ここで、少なくとも約９０％の水が透過する一
方、廃棄流は、ポンプ入口まで再循環させた。最後に、水中の残留する微生物及
び粒子の双方又はその何れか一方を除去するため、硝酸セルロース膜で出来た０
．２２μｍ膜の最終フィルタ（ミシガン州、アン・アーバのゲルマン・サイエン
ス（Ｇｅｌｍａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）から入手可能）を使用した。

【００３８】 ポンプを駆動するモータの出力は、３００°まで調節することのできる回転ハ
ンドルを有する電位差計の形態をした入力装置により制御した。電位差計は、装
置の出口にて所望の水量を表す入力信号をマイクロプロセッサに提供する。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の制御信号に変換し、この
制御信号は、ヴァリオトロニクス（登録商標名）モータ制御装置に送り、この制
御信号により、ヴァリオトロニクス（（登録商標名）モータは、ポンプが水を装
置を通じて所望の流量にて出口弁まで圧送するようにした。この流量は、浄化し
た水の正確な供給を許容し得るように、数滴の水といったような少ない増分量に
て０乃至１．５リットル／分の範囲内で調節可能とした。装置の出口にて水が望
まれないとき、ポンプは、再循環モードにて作動させ、また、高レベルの水の純
度を保つため、約０．５リットル／分の流量にて水を装置を通じて再循環させた
。

【００３９】 また、この装置には、衛生処理サイクルも付与した。この衛生処理サイクルは
、抽出可能性又は浸出可能性の点にて不活性な材料にて装置の物品（導管、弁及
びコネクタ）を製造したにも拘らず装置内にて微生物の密度を低く保つべく使用
することを目的とした。この衛生処理サイクルは、典型的に、クロロイソシアン
化合物酸のような化学的酸化体等から出来た塩素衛生処理錠剤（マサチューセッ
ツ州、ローウェルのユナイテッド・ステーツ・フィルタ・コーポレーションから
入手可能）を衛生処理チャンバ内に導入することにより開始した。この衛生処理
剤は、次に、水の流れ中にて分解させた。次に、内部管、接続具、ポンプ、紫外
線装置及びＵＦ膜を衛生処理するため化学的酸化体を装置を通して流した。衛生
処理サイクル中に使用した化学的酸化体はフィルタカートリッジ内のイオン交換
樹脂に対して有害であるため、フィルタカートリッジアセンブリを隔離した。

【００４０】 可変速度モータから生ずる実際の低下した騒音レベルを決定するため、装置の
騒音レベルを測定した。騒音レベルを決定するとき、ラジオシャック（Ｒａｄｉ
ｏ Ｓｈａｃｋ）（登録商標名）音レベル計を使用した。この騒音レベルは、再
循環時（０．５リットル／分）及び完全製造時（１．５リットル／分）の双方に
て水処理装置の前側から０．５ｍ乃至１．０ｍの距離にて測定した。再循環時、
装置からの測定した騒音レベルは、０．５ｍの距離にて６３．５ｄＢ、及び１．
０ｍの距離にて５４．０ｄＢであった。可変速度モータが存在しない、従来のモ
ータ速度及び関係した装置の関連する騒音レベルと等価である完全製造時、装置
からの測定した騒音レベルは、０．５ｍの距離にて６８．０ｄＢ、及び１．０ｍ
の距離にて６４．０ｄＢであった。各試験時の暗騒音は、０．５ｍ及び１．０ｍ
の距離の双方にて約５０ｄＢ以下であった。

【００４１】 この実施例は、所望の製品流量にて正確に供給することのできる、有機物及び
イオン汚染物質が実質的に存在しない純粋な水を提供する装置の効果を示す。更
に、この実施例は、より低ポンプ吐出量（モータ速度）にて再循環モード中に水
を効果的に且つ連続的に浄化することができ、騒音レベルが実質的に低下するこ
とを示す。

【００４２】 本発明の特別な実施の形態を説明する目的にて詳細に記載したが、本発明の精
神及び範囲から逸脱せずに、色々な改変例を具体化することが可能である。例え
ば、装置１０は、透析装置、連続的な電気脱イオン装置、逆浸透膜装置、その他
の型式の媒質フィルタ等のような追加的な又は代替的な水処理装置を含むことが
できる。更に、本発明の供給量制御機能は、薬剤、エレクトロニクス、食品及び
飲料の分野、化学的加工、排水及び都市水処理並びに分析用途のような多岐に亙
る工業的用途にて高流量を有するより大型の装置に適用することが可能である。
更に、超純水を供給すべき装置は、例えば、ホース（図示せず）により出口弁３
０又は弁４８に固定状態に接続することができる（図５）。また、ユーザにとっ
て水の正確な供給をより便利にするため装置１０内に分配装置（図示せず）を設
けることもできる。本発明が考える装置１０に対する別の改変は、モータＭ及び
弁４８の双方を又はその何れか一方を制御するため入力装置４４の遠隔制御を可
能にし又は例えば、中央スイッチ盤のような、装置内の色々な位置に入力装置を
設けることである。従って、本発明は、特許請求の範囲以外何ら限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の水処理装置の１つの実施の形態の概略図的なフロー図である。

【図２】 本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略図的なフロー図である。

【図３】 本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略図的なフロー図である。

【図４】 本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略図的なフロー図である。

【図５】 本発明の水処理装置の別の実施の形態の概略図的なフロー図である。

【図６】 調節装置の開閉動作が増すに伴う従来の装置及び本発明の装置の排出流量を示
すグラフである。

【図７】 Ｕ字形の形態に配置された４つのフィルタカートリッジの一例として実施の形
態の平面図である。

【図８】 図７に図示したフィルタカートリッジアセンブリの側面図である。

【図９】 １つのフィルタカートリッジの上端キャップの一例としての実施の形態の平面
図である。

【図１０】 図９に図示したフィルタカートリッジの線１０−１０に沿った断面側面図であ
る。

【図１１】 図９に図示したフィルタカートリッジの上端キャップ及びフィルタカートリッ
ジ通気装置の一例としての実施の形態の分解組立図である。

【図１２】 図９に図示したフィルタカートリッジの上端キャップ及びフィルタカートリッ
ジ通気装置の一例としての実施の形態の部分断面図である。

【図１３】 上端キャップ及び１つの代替的なフィルタカートリッジ通気装置の一例として
の実施の形態の部分断面図である。

【図１４】 フィルタカートリッジの上端キャップ内に配置されたフィルタカートリッジ通
気装置の１つの代替的な実施の形態の断面図である。

【図１５】 １つの代替的な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
アセンブリの概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｎ 9/00 ５０２ ５０２Ｈ ５０２Ｊ ５０２Ｇ ５０３Ａ ５０３ ５０４Ｂ ５０４ ５０４Ｅ Ｂ０１Ｄ 29/08 ５３０Ｄ ５３０Ｆ ５４０Ａ (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 ランスバ ハ−バウムバハ (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02472， ウォータータウン，ケアリー・アベニュー 27，ジー ２ Ｆターム(参考） 4D006 GA06 MC23 MC30 MC62 MC86 PB08 4D024 AA04 AB04 BA02 CA04 DB05 DB10 4D025 AA09 AB34 BA24 BB18 CA10 DA04 DA05 4D037 AA11 AB02 AB03 BA18 BB01 CA01 CA03 CA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルタカートリッジアセンブリにおいて、 少なくとも１つのフィルタカートリッジであって、両端を有するハウジングを
   含み、該ハウジングがフィルタ媒質を保持する、少なくとも１つのフィルタカー
   トリッジと、 前記ハウジングの一端の上に配置された第一の端部キャップであって、流体の
   入口ポートと、流体の出口ポートと、第一の流体分配器と、混入した空気を前記
   カートリッジから除去するのを許容する通気装置とを有する第一の端部キャップ
   と、 前記ハウジングの第二の端部に配置された第二の端部キャップであって、製品
   集めプレナムと、前記フィルタ媒質を該製品集めプレナムから分離する第二の流
   体分配器とを有する第二の端部キャップと、 ハウジング内に配置され且つ前記製品集めプレナムから前記流体出口ポートま
   で伸びる液体移送管とを備える、フィルタカートリッジアセンブリ。
2. 【請求項２】 請求項１のアセンブリにおいて、前記通気装置が少なくとも
   １つの疎水性膜を有する、アセンブリ。
3. 【請求項３】 請求項１のアセンブリにおいて、前記通気装置が一方向弁を
   有する、アセンブリ。