JP2009262155A - 濾過装置および濾過装置のための内部容器 - Google Patents

Abstract

【課題】混合装置を有し、混合割当てが主に総体積流量の変化に対して一定のままである濾過装置を提供する。
【解決手段】濾過装置１は、圧力損失関数Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）によって定められる混合ラインＢの構成要素の流動特性が、圧力損失関数Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）によって定められるフィルタラインＡの構成要素の流動特性に適合する。この方法により、混合状態が少なくとも１つの混合割当てＸにおいて有効である。ここで、Ｖ’_１＝０とＶ’_２＝１２０ｌ／ｈの間（第１体積流量範囲）の体積流量において、第１体積流量範囲内で少なくとも５ｌ／ｈの少なくとも１つの第２体積流量範囲においてＸ＝Ｖ’_Ｂ／Ｖ’_Ａ＋Ｖ’_Ｂである。ラインＡおよびＢの水の［ｌ／ｍｉｎ］単位でのそれぞれの体積流量Ｖ’_Ａ，Ｖ’_Ｂに依存して、Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）がフィルタラインＡの圧力低下を示し、Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）が混合ラインＢの圧力低下を示す。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、原水の浄化のため、および／または、少なくとも部分的な脱アルカリ化のための濾過装置に関するものであり、この濾過装置は、原水引入口および純水放出口と、流れ水路部分および第１濾過部分を有するフィルタラインＡと、分配弁および第２濾過部分を有する混合ラインＢと、を有している。フィルタラインＡおよび混合ラインＢは、一側で分割装置により原水引入口と連結され、他側で連結装置により純水放出口と連結され、それによって、両方の濾過部分が内部容器に配置される。本発明は、また、この種類の濾過装置のための内部容器に関する。

濾過装置、特に、飲料およびコーヒー自動販売機において使用されるこれらの脱アルカリ化フィルタにおいて、混合装置が一般的に使用される。後者において、通常は、大きな水用フィルタが使われる。そして、それは概して１．５〜２５ｌのオーダーの体積を有する内部容器を有し、たとえば、イオン交換樹脂または他の材料が充填されている。そして、それは主に、水から炭酸塩を取り除き、また、使用されるフィルタ材料に依存して、硝酸塩、塩化物、硫酸塩または他の物質を取り除くことができる。

原水の炭酸塩硬度は、常にどこでも同じであるわけではなく、他方で、炭酸塩硬度は、その味、特にコーヒーの味に多大な影響を有しているため、濾過された水と濾過されていない原水を混合することが必要である。

ＤＥ １９６ ４８ ４０５．７において、大型の水用フィルタのためのマルチプレクサ端末装置が述べられており、それはフィルタの中へ流入するための引入口ラインと、フィルタからの濾過された水の流出のための放出口ラインとが備えられている。それによって、絞り弁が、引入口ラインと放出口ラインを連結するバイパスに与えられ、この絞り弁が、必要に応じて、放出口ラインでの濾過された水と濾過されていない原水との混合を調整可能とする。

しかし、このような混合装置は、体積流量が高い場合にのみ、つまり、消費者デバイスの吸水容量に多大に依存する体積流量が、例えば１００〜３００ｌ／ｈの範囲である場合にのみ、調整された混合割当てを確実にすることができることが分かっている。なお、体積流量は、常に連続流れを有する体積流量を示している。

体積流量が低い場合、分配弁を使用して予め設定される値からの偏差があり、そうすると、濾過されてない原水部分が、体積流量の減少と共に増加する。この場合に、混合の予め設定された量からの偏差は一般にわかっていないため、これまで容易でなかった絞り弁の補正が必要になる。

さらに、調整の間に混合ラインとフィルタラインの両方に影響する分配弁がある。このような分配弁は、多くの機械的な操作を必要とし、結果として高価である。

ＤＥ １９９ ５８ ６４８．９は、原水を、取入口を通って２つの部分流れへ分割するための分割装置を備える水濾過装置を示している。両方の部分流れは、部分的に、異なる濾過ラインを通過する。これにより、部分流れの比率は、弁によって調整されることができる。

この濾過装置により、課題がこのような方法によって解決されるが、一方で、装置から取得された水が完全に脱アルカリ化されない場合でも、全ての他の望ましくない物質が完全に水から取り除かれる。これを達成するために、１つの部分流れは、一般に使用されるイオン交換樹脂および、例えば活性炭を通って流れ、そして他の部分流れは、活性炭のみを通って流れる。しかし、低い流量のための総量に関係して混合割当てを変える課題は、ここではまだ対処されていない。

ＤＥ−ＡＳ １５ ３６ ８９９において、上方への流れ、および下方への流れの一体化された圧力フィルタが、述べられている。そこにおいて、濾過水は、除去のための装置を使用せずに、できるだけ低い圧力で、微細な粒状フィルタの塊の全体の横断面から均一に取り除かれる。この場合、上方への流れフィルタは、下方への流れフィルタの内部に構築される。濾過される液体は上方および下方から供給され、両方の濾過流れが、下方への流れフィルタで合流する。

それゆえに、この発明の課題は、濾過装置の構成部分を形成する混合装置、および内部容器を備える濾過装置を作製することであり、そこにおいて、混合割当ては、流れの総体積における偏差に大きな値を残したままである。

前述の課題は、濾過装置によって解決され、そこにおいて、圧力損失関数Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）によって定義される混合ラインＢの構成要素の流動特性は、圧力損失関数Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）によって定義されるフィルタラインＡの構成要素の流動特性に応じて適合される。このような混合状態は、Ｖ’_１＝１０ｌ／ｈからＶ’_２＝１２０ｌ／ｈの間（第１体積流量範囲）の体積流量の間の、この第１体積流量範囲の範囲内で少なくとも５ｌ／ｈの範囲である少なくとも第２体積流量範囲の間で、Ｘ＝Ｖ’_Ｂ／（Ｖ’_Ａ＋Ｖ’_Ｂ）を満たす少なくとも１つの混合割当てＸにおいて満たされる混合状態

であり、ここで、ラインＡおよびＢの水の［ｌ／ｍｉｎ］単位の体積流量Ｖ’_Ａ，Ｖ’_Ｂに依存して、Ｇは混合状態の閾値を示し、Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）はフィルタラインＡの圧力の圧力低下を示し、Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）は混合ラインＢの圧力低下を示す。上記したＸ＝Ｖ’_Ｂ／（Ｖ’_Ａ＋Ｖ’_Ｂ）を満たす混合割当てＸは、当該式の通り総体積流量（Ｖ’_Ａ＋Ｖ’_Ｂ）に対する混合ラインＢの体積流量（Ｖ’_Ｂ）の割合である。

本明細書中の「Ｖ’」は、「Ｖ」の上に「ドット」を付したものを置き換えたものである。

圧力損失関数Δｐ（Ｖ’）は、分配弁、および連結装置の分岐位置の間の圧力損失を表す関数を示す。これにより、分配弁または類似装置の中、または前に配置されることができるスロットルは、利用されない。

圧力損失関数は、ラインＡおよびＢに連続して配置された構成要素の対応する関数を加算することにより得られる。これにより、簡略化のためにたとえば、ラインＡの流れ水路部分へのパイプ継手は、一体となって共に示される。

濾過部分はそれに配置されるフィルタであり、それは、流動特性に対する決定的な影響と、その部分で結果的に対応する圧力損失関数とを有する。

部材のレイアウトを適合させることによって、圧力損失関数Δｐ_Ｂは、圧力損失関数Δｐ_Ａに従って、異なる体積流量のためのこのような範囲に調整されることができ、規定の混合割当ては、本質的に同じまま存続する。

ラインＡおよびＢの部材を設計する間に、濾過装置が通常作動されることになっている混合割当てに望ましくは対応する混合割当てＸが最初に与えられる。この混合割当ては、また、基本レイアウトと呼ばれている。

更に、部材は、混合割当てに特に敏感に反応する体積流量範囲に合わせて設計される。部材を設計する間に、濾過装置が使用される体積流量範囲の全ての範囲を考慮に入れる必要は無いことが分かっている。むしろ、設計において、閾値Ｖ’_１＝１０ｌ／ｈとＶ’_２＝１２０ｌ／ｈにより定義されることができる第１体積流量範囲は、この第１の範囲内で、少なくとも５ｌ／ｈの範囲を有する少なくとも１つの第２体積流量範囲で十分であることが分かった。Ｖ’_１とＶ’_２の間のこの範囲内の圧力損失関数Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）の流動特性に対する主な影響は、濾過装置の大きさ、および特に内部容器の量により影響され、第２体積流量の範囲は、境界Ｖ’_１およびＶ’_２の範囲内で変動できる。

濾過装置の部材の適合が保証される場合、第２体積流量範囲においては、より小さい体積流量の場合にさえ、Ｖ’_１から第２体積流量範囲の初めまでの範囲で、混合割当ては実質的に、流れの総体積に変動を生じさせないことが分かった。

好ましくは、閾値Ｇは０．１０であり、特に好ましくは０．０５である。第２体積流量範囲の範囲幅の好ましい値は、少なくとも１０ｌ／ｈであり、特に、少なくとも１５ｌ／ｈである。

好ましくは、分配弁と第２濾過部分は、第２体積流量範囲においてΔｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）＜Δｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ２）の条件を満たすような方法で設計され、ここでΔｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）は分配弁の圧力損失関数を示し、Δｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）は第２濾過部分の圧力損失関数を示している。

この場合、第２濾過部分の流動特性は、混合ラインＢ全体の流動特性の中心を占める。

部材を適合させる際に、分配弁が完全に開放状態であり、流れ水路部分の流動特性Δｐ_Ａ１（Ｖ’_Ａ）が、分配弁の流動特性Δｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）に従って調整されることが好ましい。

このとき、第１および第２濾過部分の圧力損失関数Δｐ_Ａ２（Ｖ’_Ａ）およびΔｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）が、互いにほぼ等しくなるような方法で、２つの濾過部分のレイアウトが互いに適合される。

好ましくは、第１および第２濾過部分の、単位ｍ^２で表される流れ断面積Ｑ_ＡおよびＱ_Ｂ、および単位ｍで表される距離ｈ_Ａおよびｈ_Ｂは、単位ｋＰａｈ／ｍ^３で表される圧力損失要素Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂのための、混合割当てＸとの関係を表す以下の方程式が、両方の濾過部分において満たされるような方法で設計される。

ここにおいて、

Ｓ_Ａ（ｈ）およびＳ_Ｂ（ｈ）は、単位ｋＰａｈ／ｍ^２でフィルタ材料のそれぞれの圧力損失係数を示す。

粒状材料がある場合、距離ｈ_Ａおよびｈ_Ｂは、濾床の高さによって定められる。例えば、中央濾過水溝を備えて円筒状に造られており、流れが外側から入る焼結物ブロックの場合には、円筒の壁の厚みによって定められる。この実施例では、シリンダジャケットが流れの領域を形成する。

好ましくは、断面積Ｑ_Ａは５ｃｍ^２から６００ｃｍ^２の範囲にあり、Ｑ_Ｂは１ｃｍ^２から３００ｃｍ^２の範囲にある。

フィルタ粒状材料の場合には、圧力損失係数は粒の大きさにより決定され、焼結物ボディの場合には、細孔の大きさにより決定される。

粒の大きさは、好ましくは０．１〜２ｍｍの範囲であり、これらの値は、通常の流通での平均的な値に対応する。好ましくは、活性炭が、フィルタ粒状材料として使用される。

フィルタラインＡ、および／またはＢのフィルタ材料は、好ましくはフィルタブロックであり、特には、０．１〜１００μｍの範囲の細孔の大きさを有する焼結されたフィルタブロックである。これらの値は、通常の流通での細孔の大きさの平均的な値に対応する。

フィルタ粒状材料または焼結物ブロックの代わりに、フィルタ膜もまた、使われることができる。

本発明の内容において、例えば、フィルタ材料がラインＡおよびＢにおいて共通して使われるように、２つの濾過部分を一緒に連結することも可能である。

好ましくは、第２濾過部分の放出口は、流れを第１濾過部分に導く。接合部は、第１濾過部分の後半の領域において作られることができる。

このようなフィルタのための内部容器は、第２フィルタチャンバが内部に取り付けられる第１フィルタチャンバを備えることを特徴とし、そこにおいて、各々のフィルタチャンバは、上部から入ってくる部分流れへ連結され、部分流れからの濾過水の収集のための純水放出口と共に、フィルタチャンバの下に造られる共通の主要収集ドレインと連結される。第１フィルタチャンバはフィルタラインＡの濾過部分を形成し、第２フィルタチャンバは混合ラインの濾過部分を形成する。

スペースをとらない実施形態は、第１フィルタチャンバと第２フィルタチャンバの統合によって可能である。

２つの部分流れは、２つのフィルタチャンバに割り当てられ、必要に応じて、チャンバ部分またはサブチャンバに更に再分割されることができる。２つのフィルタチャンバのうちの少なくとも１つは、好ましくは、少なくとも２つのチャンバ部分に再分割され、そこにおいて、異なるフィルタ材料が配置される。

また、主要収集チャンバ、および／または純水放出口に、フィルタ材料を配置することが可能である。このように共通のアフターフィルタを実現させることが可能である。

好ましくは、両方のフィルタチャンバは、内部容器の底壁に設置される収集チャンバまで伸延し、それによって、第１フィルタチャンバは、第２フィルタチャンバを取り囲んでいる環状のジャケットを形成する。このように、回転対称のレイアウトが達成され、フィルタラインＡおよび混合ラインＢの流体の中心流れを、好ましくは上方へ向かって可能とする。

この形式の実施形態は、いくつかの部材と同等の高い費用対効果を達成可能とする。そのために、好ましくは、濾過水開口部を有する環状排水プレートが内部容器の底壁に配置され、環状排水プレートは、底壁に対面する側に放射状収集水路と、排水プレートから上方向へ延長する円盤状挿入チャンバとを有する。

他の実施形態は、実質的に、互いに内部に位置する３つの部材を備え、内側ボウル、フィルタボウルおよび外部ボウルから構成されている。

収集チャンバからの純水放出口は、内部容器の下側に配置されることができる。純水の流出が内部容器の上側にあるために、内部容器の中に上方向パイプを構築することが有利であり、好ましくは二重壁パイプとすることができ、パイプを通って、部分流れも２つのフィルタチャンバの一方の中へ流入できる。

二重壁パイプは、好ましくは蓋に組み込まれ、好ましくは、円盤状チャンバの間、または内側ボウル、外側ボウルおよび蓋の間に組み込まれることができる。

二重壁パイプの外側パイプは、第１フィルタチャンバの中へ、または第１フィルタチャンバのチャンバの対応している部分の中へ突き出ることができる。本実施形態において、第２部分流れの第１フィルタチャンバの体積範囲は、また、共有される。水を届けることを可能にするために、分配装置は、特別な実施形態において、外側パイプの周辺部に沿うノズルを有し、好ましくは外側パイプの下端に取り付けられる。

第１フィルタチャンバは、少なくともイオン交換樹脂で充たされることができるが、第２フィルタチャンバは、例えば活性炭で充たされる。

フィルタラインと混合ラインを備える濾過装置の回路図である。 他の実施形態によるフィルタラインと混合ラインを備える濾過装置の回路図である。 フィルタラインＡと混合ラインＢの単一部分のΔｐ−Ｖ’線図である。 フィルタラインＡと混合ラインＢの単一部分のΔｐ−Ｖ’線図である。 体積流量の異なる範囲の間での５０％の混合割当てのための、フィルタライン全体と混合ライン全体のΔｐ−Ｖ’線図である。 体積流量の異なる範囲の間での５０％の混合割当てのための、フィルタライン全体と混合ライン全体のΔｐ−Ｖ’線図である。 Ｖ’に依存した混合割当てを示す線図である。 ３０％の混合割当てのための図３ａに対応する線図である。 体積流量に依存した混合割当てを示す線図である。 濾過装置の断面を示す概略図である。 挿入部を有する濾過装置の断面図である。 他のレイアウトによる濾過装置の断面図である。 図２の概略図による濾過装置の断面図である。

本発明の典型的な実施形態を、図の補助のもとに詳細に以下に説明する。

濾過装置１の抵抗回路図が図１ａに示される。原水は原水引入口２から分割装置３の中へ流入し、２つの部分流れに原水を分割する。原水流れは、フィルタラインＡおよび混合ラインＢを通って流れる。フィルタラインＡは、流れ水路部分１０ａを有し、そこにおいて、弁の記号は、流動特性および第１濾過部分１０ｂを表すために示されている。同様に、混合ラインＢは、第２濾過部分２０ｂおよび、分配弁２０ａによって決定される流動特性を有する上記の部分を有している。

フィルタラインＡおよび混合ラインＢの両放出口からの流れは、純水放出口５に連結される連結装置４へ行く。

分岐位置６、７間の濾過装置１の圧力低下は、Δｐで印される。Δｐは、Δｐ_Ｂ１およびΔｐ_Ｂ２を加算することにより、また同様にΔｐ_Ａ１およびΔｐ_Ａ２の値を加算することによって得られる値であり、部分１０ａ、１０ｂ、２０ｂおよび分配弁２０ａに対応する圧力低下を示す。

他の実施形態の濾過装置の抵抗回路図が、図１ｂに示される。混合ラインＢからの流れは濾過部分１０ｂの中へ行き、濾過部分の下部は両方の部分流れによって使用され、このようにまた、第２濾過セクション２０ｂを形成する。第２部分流れによって使われる濾過部分の領域がどれくらいの大きさであるかは、レイアウトおよび圧力状況に依存し、図１０の文脈において詳細に説明される。

分岐位置６と出口位置７’の間の濾過装置１の圧力損失は、また、Δｐによって示される。Δｐは、Δｐ_Ａ１とΔｐ_Ａ２を加算することにより、またはΔｐ_Ｂ１とΔｐ_Ｂ２を加算することにより得られる値であり、部分１０ａ、１０ｂ、２０ｂおよび分配弁２０ａの対応する圧力低下を示す。

圧力低下は、体積流量の関数であり、Ｖ’_１＝１０ｌ／ｈからＶ’_２＝１２０ｌ／ｈの第１体積流量範囲の５０％の混合割当てについて、図２ａおよび２ｂに示される。５０％の混合の場合には、体積流量が同一の部分のＶ’_ＡとＶ’_Ｂに分かれ、関連する範囲がＶ’_Ａ１＝５ｌ／ｈとＶ’_Ａ２＝６０ｌ／ｈの間、およびＶ’_Ｂ１＝５ｌ／ｈとＶ’_Ｂ２＝６０ｌ／ｈの間に存在する。したがって、Ｖ’_ＡまたはＶ’_Ｂのための曲線は、０から１００ｌ／ｈまでの値の範囲のみ示される。圧力損失関数Δｐ_Ａ１（Ｖ’_Ａ）とΔｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ａ）は二次の相関関係を示し、関数Δｐ_Ａ２（Ｖ’_Ｂ）とΔｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）は線形である。１０ｌの体積を有する内部容器が、この実施例のための基準として利用された。

すなわち、Ｖ’_Ａ＜５５ｌ／ｈ，Δｐ_Ａ２（Ｖ’_Ａ）＞Δｐ_Ａ１（Ｖ’_Ａ）において、第１濾過部分１０ｂのフィルタ特性が、合計関数Δｐ_Ａ（図２ａを参照）のフィルタ特性に対してより大きな影響を有する。第２体積流量範囲は、Ｖ’_１＝１０ｌ／ｈからＶ’_２＝１２０ｌ／ｈまでのこの領域において広がる。これは、混合された状態が、１０から１２０ｌ／ｈまでの全ての領域において満たされることを意味する。

両方の関数から生じるΔｐ_ＢおよびΔｐ_Ａは、図３ａ、ｂに示される。分岐Ａについては５５ｌ／ｈの値より上に、分岐Ｂについては７７ｌ／ｈの値より上に、結果として生じる曲線が部分１０ａ、２０ａの放物線形状によって実質的に表され、これらの値の下では、濾過部分の流動特性が支配的な量である。これは、分岐Ｂについての７７ｌ／ｈより下の分配弁は、全体の流れの挙動には軽微な影響しか与えないことを意味する。

図３ａ、ｂに示される２つの曲線は重ならない。混合ラインの流動特性をフィルタラインの流動特性と完全に適合させることができないからである。これは、図４に示されるように体積流量が小さい場合に、理想混合曲線から４％の無視できる偏差を導くわずかな偏差があるという結果を有する。５０％のこの混合割当てＸのために、以下の状態

が維持される。

図４において、混合割当てが、体積流量に依存して示されている。ここで示される実施例において、５０％の混合割当ての基準レイアウトが、基準として利用される。したがって、理想的には、混合割当ては、体積流量範囲に示される全体を覆って０．５で一定でなければならず、”理想５０％”の曲線のように、直線を与えなければならない。実際の”実質の基準５０％”曲線は、体積流量のこの理想曲線から約４％のわずかな偏差を示し、それは技術の現状（現在の技術状態での理想５０％）によって対応する混合曲線より明らかに優れている。

分配弁を３０％の混合割当てに合わせることによって、小さい体積流量において上昇すると共に、理想値０．３から約３０％の偏差を示す曲線（基準レイアウト５０％での３０％）が得られる。この偏差は、現在使用されている技術（現在の技術状態の理想３０％）の場合よりも、まだ明確に小さく、それによって、小さい体積流量において、５０％を超える混合割当ての偏差が現れる。

図５において、３０％の混合割当てを有する基準レイアウトにおける曲線Δｐ_Ａ、およびΔｐ_Ｂが示される。圧力損失関数Δｐ_Ｂは、予め設定された３０％の混合割当てにおける理想曲線（合計Ｂの理想）からのわずかな偏差を示す。これは、図６に示すように、大きな体積流量においてライン０．３より上に位置し、５０ｌ／ｈよりも小さい体積流量において理想的ラインの下に位置する混合割当て曲線を導く。現在の技術状態（現在の技術状態での理想３０％）により対応曲線は、小さな体積流量において、大きな増加を示す。

５０％の混合割当てが達成されるように、分配弁が更に開けられる場合、０．５の理想値の下に位置する曲線が得られる。ここで、対応曲線は、技術の現状からの結果と比較してより高い側に偏差を示し、これによって、割合の偏差は、発明による設計と比較してかなり大きい。

本発明に従って、フィルタラインＡに混合ラインＢの流動特性を調整することにより、偏差は、少なくとも混合割当てＸにおける、低い体積流量においてでさえ、＋／−５％以下で維持されることができる。

図７には、濾過装置１の縦断面図が示される。上の領域には原水引入口２が示されており、この原水引入口２は、分割装置３の中へ流れを導き、流入する原水を２つの部分流れの中へ分割する。左の部分流れは、流れ水路部分１０ａを通って流れ、第１の引入口１１からの流れは、内部容器５０の中へ流れ、内部容器５０の内部空間は、濾過部分１０ｂを形成する第１フィルタチャンバ５４により基本的に形成される。流れ水路部分１０ａを通って流れる原水は、蓋５３およびフィルタチャンバ５４のフィルタ材料の間で分かれ、下側から現れるまでフィルタ材料を通り、主要収集ドレイン５７に集められ、そこから、連結装置４の純水放出口５を通って流出する。

第１フィルタチャンバ５４は、第２濾過部分２０ｂを形成する第２フィルタチャンバ５５を取り囲む。レイアウトは同心であり、これによって、第２フィルタチャンバ５５は、第１フィルタチャンバ５４によって、環状形式に取り囲まれる。両方のフィルタチャンバが底壁５２の領域から伸張し、これによって、第２フィルタチャンバ５５は、第１フィルタチャンバ５４と比較して、より小さい体積を有する。分配弁２０ａを通って流れる第２部分流れは、第２フィルタチャンバ５５の第２引入口２１と引入口パイプ５６を通過する。第２フィルタチャンバ５５を通って流れる水は、また、底壁５２を通って主要収集ドレイン５７の下側で集められ、原水放出口５を通って第１フィルタチャンバ５４から流れる水と一緒に流れる。

図８において、内部容器５０を有する濾過装置１の概略縦断面図が示され、ここにおいて基本的に、濾過部分１０ｂおよび２０ｂが配置される。原水引入口２は分割装置３へ導かれ、そこにおいて、流入する原水は２つの部分流れに分割される。

１つの部分流れは、第１フィルタチャンバ５４の流れ水路部分１０ａを通って内部容器５０の中へ流れる。第２の部分流れは、内部容器５０の中心に配置される二重壁パイプ６０を通り、分配弁２０ａを通って流れ、外側パイプ６１ａを通って第２フィルタチャンバ５５へ向かって下へ流れる。第１のチャンバ５４は、上の領域の内部容器５０の内部空間を形成し、上部チャンバ部分５４ａと下部チャンバ部分５４ｂへ再分割され、そこにおいて、異なるフィルタ材料が配置される。下の領域において、第２フィルタチャンバ５５が、第１フィルタチャンバ５４によって、環状形式に取り囲まれて取り付けられる。濾過水開口部７２を有する排水プレート７１は、底壁５２に間隔を持って取り付けられる。濾過水は、このように第２フィルタチャンバ５５と第１フィルタチャンバ５４の両方を通って下方向へ流出でき、排水プレート７１と底壁５２の間で集まる。これらの収集水路７３は、排水プレート７１によって形成され、連結装置４を形成する。フィルタラインＡおよび混合ラインＢから集められる濾過水は、内側パイプ６１ｂにより形成される共通の放出口を通って上方向へ放出され、純水放出口５に流れる。第２フィルタチャンバ５５は、円盤状挿入チャンバ７０により取り囲まれる。円盤状チャンバ７０と蓋５３の間に、二重壁パイプ６０が配置される。

図９には、他の実施形態による濾過装置の垂直断面が示されている。上部において、原水引入口２、分割装置３、分配弁２０ａおよび純水放出口５を備えているフィルタヘッド８の部分が見られる。

このヘッド８は、外側パイプ６１ａと内側パイプ６１ｂから構成されて上部が突出した二重壁パイプ６０に取り付けられる。この二重壁パイプ６０は、内部容器５０の蓋５３に固定される。蓋の下は、不織布の形態の分配媒体であり、その下に、イオン交換器材料を固定する機能を果たす。このようにして、垂直にだけでなく水平にも濾過装置１を作動することが可能である。

内部空間において、二重壁パイプ６０の他に、本質的に３つの部材が存在する。内側ボウル１００は、実質的に円筒形または円錐形の壁１０２から構成され、上側へ先細りになっており、内側パイプ６１ｂの中へ係合される。壁１０２は下に向かって、リング形状のメッシュ底プレート１０１の中へ伸び、底壁５２に支持される。内側ボウル１００は、横方向スペーサ１１３を介して互いに連結される内側リング壁１１１および外側リング壁１１２を実質的に備えるフィルタボウル１１０で取り囲まれている。内側リング壁１１１とシリンダ壁１０２との間に、粒状の活性炭８２で充填されられた第２フィルタチャンバ５５が取り付けられる。内側リング壁１１１と外側リング壁１１２との間には、また、粒状の活性炭８２で充填されられたチャンバ部分５４ｂが構築される。粒状の活性炭８２の下には、粒子フィルタ８３として機能する環状形の織りが緻密な織物がある。この粒子フィルタ８３が、メッシュ底プレート１０１の上にすぐに位置している。

上側では、活性炭８２が、上側に先細りであって、外側パイプ６１ｂを取り囲んでいる実質的に円筒形の壁１２２を備えた外側ボウル１２０に取り囲まれている。壁１２２は、下方向へ向かって、リング形状のカップのようなカバー１２１の中へ入り、フィルタボウル１１０の内側リング壁１１１に重なる。カバー１２１の下で、他の分配媒体８０が存在できる。また、スペーサ１１３の上に、ディストリビュータ媒体８０がある。

図１０には、図１ｂの概略図に対応する濾過装置１の更にもう１つの実施形態が示される。フィルタチャンバ５４は、図８のように、この場合においても２つのチャンバ部分５４ａ，ｂへ再分割される。主要収集ドレイン５７から二重壁パイプ６０を通る内側パイプ６１ｂへ、濾過された純水が純水放出口５へ向かって上方向に流れる。内側パイプ６１ｂと外側パイプ６１ａとの間のリング空間上を、第２の部分流れが、図８に示すように、中に流れる。外側パイプ６１ａは、下端が円錐形状に構築さて閉じており、そこに、その周辺に沿って分配するノズル６２を有し、第２の部分流れからの水がそこを通ってチャンバ部分５４ｂに中に流れる。分配装置６３から出る水は、図８、９の第２フィルタチャンバ５５に対応する、点線によって示されるチャンバ部分５４ｂの範囲内のベル形状の体積領域５５’に充填される。圧力に依存するだけでなく、形式、構造、およびレイアウトに依存して、ノズル６２は、チャンバ部分５４ｂの、小さいまたは大きい体積領域５５’が使用される。チャンバ部分５４ｂの体積領域５５’および残りの体積ゾーンの間の移行ゾーンにおいて、小さい混合ゾーンを形成することができる。しかし、混合ゾーンはごくわずかであり、そこにおいて、両方の部分流れが混ざることができる。

１ 濾過装置
２ 原水引入口
３ 分割装置
４ 連結装置
５ 純水放出口
６ 分岐位置
７ 分岐位置
７’ 出口位置
８ フィルタヘッド
Ａ フィルタライン
Ｂ 混合ライン
１０ａ 流れ水路部分
１０ｂ 濾過部分
１１ 第１引入口
２０ａ 分配弁
２０ｂ 濾過部分
２１ 第２引入口
３０ 連結板枠
４０ 圧力管
５０ カートリッジ、内部容器
５１ 周囲壁
５２ 底壁
５３ 蓋
５４ 第１フィルタチャンバ
５４ａ，ｂ チャンバ部分
５５ 第２チャンバ部分
５５’ 体積範囲
５６ 供給パイプ
５７ 収集チャンバ
６０ 二重壁パイプ
６１ａ 外側パイプ
６１ｂ 内側パイプ
６２ ノズル
６３ 分配装置
７０ 円盤状挿入チャンバ
７１ 排水プレート
７２ 濾過水開口部
７３ 主要水路
８０ 分配媒体
８１ イオン交換器
８２ 粒状活性炭
８３ 粒子フィルタ
１００ 内側ボウル
１０１ リング形状メッシュ底プレート
１０２ 壁
１１０ フィルタボウル
１１１ 内側リング壁
１１２ 外側リング壁
１１３ 横方向スペーサ
１２０ 外側ボウル
１２１ リング形状カバー
１２２ 壁

Claims (20)

1. 原水引入口と、
   純水放出口と、
   １つの流れ水路部分および第１濾過部分を備えるフィルタラインＡと、
   調整可能な分配弁および第２濾過部分を備える混合ラインＢと、を有し、前記フィルタラインＡおよび前記混合ラインＢが、分配装置により原水引入口と連結され、かつ連結装置により純水放出口と連結され、両方の濾過部分が内部容器に配置される、浄化のための、および／または原水の少なくとも部分的な脱アルカリ化のための濾過装置であって、
   Ｘ＝Ｖ’_Ｂ／（Ｖ’_Ａ＋Ｖ’_Ｂ）を満たす少なくとも一つの混合割当てＸで、Ｖ’_１＝１０〜１２０ｌ／ｈ（第１体積流量範囲）の間の体積流量で、この第１体積流量範囲内で少なくとも５ｌ／ｈの範囲幅を有する少なくとも第２体積流量範囲において、混合状態：
   

   

   が満たされるような方法で、圧力損失関数Δｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）によって定められる混合ラインＢの構成要素の流動特性が、圧力損失関数Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）によって定められるフィルタラインＡの構成要素の流動特性と適合し、
   Δｐ_Ａ（Ｖ’_Ａ）およびΔｐ_Ｂ（Ｖ’_Ｂ）が、ラインＡおよびＢの水の［ｌ／ｍｉｎ］単位での体積流量Ｖ’_Ａ，Ｖ’_Ｂに依存するフィルタラインＡの圧力損失および混合ラインＢの圧力損失であることを特徴とする濾過装置。
   （「Ｖ’」は、「Ｖ」の上に「ドット」を付したものを置き換えたものであり、以下同様とする。）
2. 分配弁（２０ａ）および第２濾過部分（２０ｂ）は、Δｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）＜Δｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）が満たされる第２体積流量範囲内となる方法により設計され、ここにおいてΔｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）は分配弁（２０ａ）の圧力損失関数であり、Δｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）は第２濾過部分（２０ｂ）の圧力損失関数であることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記分配弁（２０ａ）は、全開状態で流れ水路部分（１０ａ）の流動特性Δｐ_Ａ１（Ｖ’_Ａ）に適合される流動特性Δｐ_Ｂ１（Ｖ’_Ｂ）を有し、第１および第２の濾過部分（１０ｂ、２０ｂ）の圧力損失関数Δｐ_Ａ２（Ｖ’_Ａ）およびΔｐ_Ｂ２（Ｖ’_Ｂ）が、望ましい混合となるように相互に調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の濾過装置。
4. 第１および第２濾過部分（１０ｂ、２０ｂ）の、単位ｍ^２で表される流れ断面積Ｑ_ＡおよびＱ_Ｂと、単位ｍで表される距離ｈ_Ａおよびｈ_Ｂは、２つの濾過部分（１０ｂ、２０ｂ）の、単位ｋＰａｈ／ｍ^３で表される圧力損失関数Ｄ_ＡおよびＤ_Ｂのために、以下の関係：
   

   

   ここにおいて、
   

   

   

   および、単位ｋＰａｈ／ｍ^２で表されるＳ_Ａ（ｈ）およびＳ_Ｂ（ｈ）はフィルタ材料の圧力損失係数である関係が満たされる方法により調整されることを特徴とする請求項３に記載の濾過装置。
5. Ｑ_Ａは５ｃｍ^２から６００ｃｍ^２の範囲に位置し、Ｑ_Ｂは１ｃｍ^２から３００ｃｍ^２の範囲に位置することを特徴とする請求項４に記載の濾過装置。
6. フィルタラインＡおよび／またはＢのフィルタ材料は、平均的な粒子サイズが０．１〜２ｍｍの範囲のフィルタ粒状材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過装置。
7. フィルタラインＡおよび／またはＢのフィルタ材料は、平均的な細孔のサイズが０．１〜１００μｍの範囲のフィルタブロックのであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過装置。
8. 第２濾過部分（２０ｂ）の放出口からの流出物が、第１濾過部分（１０ｂ）に流れることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の濾過装置。
9. 第２濾過部分（２０ｂ）の放出口からの流出物が、第１濾過部分（１０ｂ）の後半部分に流れることを特徴とする請求項８に記載の濾過装置。
10. 第２フィルタチャンバ（５５）が中に配置される第１フィルタチャンバ（５４）を有し、
    それぞれのフィルタチャンバ（５４、５５）が、その上部から中へ流れる部分流れと連結し、
    両方のフィルタチャンバ（５４、５５）の下に、共通の収集チャンバ（５７）が純水排出口と共に、濾過された部分流れの収集のために配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の濾過装置の内部容器。
11. 少なくとも、フィルタチャンバ（５４、５５）の一方が、内部に異なるフィルタ材料が配置される少なくとも２つのチャンバ部分（５４ａ、５４ｂ）に再分割されることを特徴とする請求項１０に記載の内部容器。
12. 収集チャンバ（５７）および／または純水放出口（５）に、フィルタ材料が配置されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の内部容器。
13. 両方のフィルタチャンバ（５４、５５）が、共通の主要収集チャンバ（５７）まで伸延し、
    第１フィルタチャンバ（５４）は、環状形式に第２フィルタチャンバ（５５）を取り囲むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の内部容器。
14. 内部容器（５０）の底壁（５２）に、濾過水開口部（７２）を有する環状の排水プレート（７１）が取り付けられ、排水プレート（７１）は、底壁（５２）に対面する側に放射状の収集水路（７３）と、排水プレート（７１）から上方向へ伸延する円盤状挿入チャンバ（７０）と、を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の内部容器。
15. 二重壁パイプ（６０）が蓋（５０）に取り付けられることを特徴とする請求項１４に記載の内部容器。
16. 二重壁パイプ（６０）の外側パイプ（６１ａ）が第１フィルタチャンバ（５４）の中へ突き出ることを特徴とする請求項１５に記載の内部容器。
17. 外側パイプ（６１ａ）が、第１フィルタチャンバ（５４）の領域の中に、流入する水の分配のための分配装置（６３）を有することを特徴とする請求項１６に記載の内部容器。
18. 分配装置（６３）が、外側パイプ（６１ａ）の周辺部を取り囲むノズル（６２）を有することを特徴とする請求項１７に記載の内部容器。
19. 第１フィルタチャンバ（５４）が、少なくともイオン交換樹脂で充填されていることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の内部容器。
20. 第２フィルタチャンバ（５５）が少なくとも活性炭で充填されていることを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の内部容器。

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