JP2014512941A - ミネラル沈殿を防止又は低減するための水調整装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、水処理装置（１）、より具体的には、水を誘導する及び／又は水を温めるための家電製品、又は、処理された飲料水を用いて食物及び／又は飲料を製造及び調理するための製品、例えば、処理された水を用いる自動飲料機、自動コーヒーマシン、製氷機、料理及びベーキング機器、蒸気発生器又は高圧洗浄機、空調機等の水処理装置に関し、水処理装置は、ミネラル沈殿物を低減するための固体の形態で存在する薬剤（３）を備える。水処理装置の特徴は、ミネラル沈殿物を低減するための薬剤の溶解挙動に影響を与える第１の媒体が提供されることである。
【代表図】図１

Description

発明の詳細な説明

説明：
ミネラル沈殿物、特にＣａＣＯ_３沈殿物（石灰）の形成は、例えば温水に関わる又は水成分が集まる家電製品の動作に問題を引き起こす。そのような家電製品には、例えば、湯沸し器、コーヒーマシン、蒸し器、食器洗浄機、洗濯機、スチーム家電、具体的にはスチームアイロン、高圧洗浄器、空気清浄機及び空調機、製氷機、具体的にはアイスキューブマシン、飲料水ディスペンサー、自動飲料機などが含まれる。それゆえ、厄介なミネラル沈殿物、特に石灰沈殿物を回避又は低減するために、商用従来技術を用いて原水の前処理が行われている。そのような前処理は、イオン交換体、特に陽イオン交換体、例えば弱酸性陽イオン交換体などが使用される軟化ユニット又は炭酸塩除去ユニットを伴う。結晶形成、例えばＣａＣＯ_３の結晶形成防止剤、又は、水に溶解したミネラルの安定剤の追加もまた、ミネラル沈殿物、特に石灰沈殿物を抑制する慣用的な方法である。ＥＰ２２７２８０１Ａ２にもまた、ミネラル沈殿物低減薬剤、例えば結晶形成防止剤、又は、スケール抑制物質、例えばポリリン酸塩などの錯化剤を使用した軟化又は炭酸塩除去の組み合わせが記載されている。

公知のミネラル沈殿物低減薬剤、又は、液体中の錯化剤、特にリン酸塩又はポリリン酸塩のようなスケール抑制物質を導入する方法は、とりわけ、結晶質又は非結晶質又は固体のスケール抑制物質、例えば小さな球体、粉末、あるいはその他の調整された使用形態のポリリン酸塩などの錯化剤を溶解するための液体計量装置及びシステムである。

錯化剤、特にポリリン酸のようなスケール抑制物質の導入は、過飽和炭酸カルシウム溶液の結晶化を抑制するために、今日では、流水量に比例した量のポリリン酸濃縮液を追加する液体計量装置によってのみ、多くの国で推奨されている。なぜなら、以下、固体フィーダシステムと呼ぶ固体錯化剤を備える公知のシステムは、錯化剤と液体、特にポリリン酸塩と水との間の滞留及び接触時間がそれぞれの使用に依存し異なるため、水へのポリリン酸の均一な導入を行うことができないからである。この不均一な導入の結果として、水中の溶解したポリリン酸の濃度は、使用者又は消費者の要求に応じて大きく変動する。

従って、液体中のスケール抑制物質又は錯化剤の濃度が過剰になるのを回避するために、難溶性スケール抑制物質又は錯化剤、例えば難溶性のポリリン酸塩が、特に飲料水の調整に使用される。

固体フィーダシステムにおける難溶性スケール抑制物質、例えばポリリン酸の使用に関してはジレンマがある。例えば一晩のシステムの停滞後、処理水中のスケール抑制物質、例えばポリリン酸の推奨最大濃度（ドイツの飲料水令（ＴＶＯ）によると、ポリリン酸塩については７ｍｇ／ｌ）を超えないようにするなら、非常に難溶性の高いポリリン酸塩しか用いることができない。一方、もし処理水の連続的供給が必要とされる場合に固体フィーダシステムを通して水が高流量で流れるなら、ポリリン酸の導入量は非常に迅速に、ミネラル、特にＣａＣＯ_３の推奨された溶解度安定化に必要とされる望ましい最小濃度を下回ってしまう。従って、水処理は、石灰沈殿に対する保護又はＣａＣＯ_３沈殿物の効果的な低減のための有効性を失う。

課題／解決：
本特許出願は、導入部分で説明した従来技術に従う、水、特に飲料水の処理を改善する課題に取り組む。

その解決は、請求項１の前文から始まるその特徴部分によって達成される。従属請求項は、有用かつ有利な実施形態を示す。
従って、本発明は、特に水を誘導する及び／若しくは水を温める家電製品、キッチン家電、又は、処理された飲料水を用いて食品及び／若しくは飲料を製造及び調理するための家電製品、例えば、処理された水を用いる自動飲料機、自動コーヒーマシン、製氷機、料理及びベーキング機器、蒸気発生器や高圧洗浄器、空調機等を供給するための水処理装置であって、ミネラル沈殿物低減薬剤を備える水処理装置を提供する。水処理装置は、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第１の媒体が提供されることを特徴とする。

影響を与える媒体は、ミネラル沈殿物低減手段に対する例えば溶解抑制剤、溶解向上剤、溶解促進剤、溶解調整剤又は濃度調整剤であることができる。本発明の目的上、調整剤は、第１の媒体による、及び／若しくは、水成分による、及び／若しくは、周囲の温度による薬剤の影響に応じて、並びに／又は、水処理装置の動作モードに応じて、薬剤の溶解度、若しくは、水中の薬剤の濃度を、減少若しくは増加させる、並びに／又は、特定の範囲内に薬剤の溶解度若しくは濃度を維持する媒体である。

調整剤は、例えば、薬剤からイオンを回収したり、薬剤にイオンを提供したり、薬剤とイオンを交換したり、薬剤の溶解度を減少あるいは増加させたり、水に溶解する薬剤を吸収又は放出したりすることができる。これにより、停滞局面の間又は水処理装置を通過する流れが発生していない場合、水中の薬剤の濃度を所定の範囲内に維持することができる、及び／又は、例えば、薬剤のイオン吸収又は交換などの水からの薬剤の取り込みによって、薬剤を低溶解状態に保つことができる。後続の取水局面において又は水処理装置を通過する流れが発生している場合、調整剤は、以前に吸収した薬剤及び／若しくは以前に吸収した薬剤のイオンを再度放出又は交換し、それにより水中の薬剤の濃度を所定の範囲内に保つこと、並びに／又は、再び薬剤の溶解度を増加させることができる。

従って、取水局面又は水処理装置を通過する流れが発生している局面において、薬剤が媒体に接触する時間が短くても、水中の薬剤の濃度が不足したりミネラル沈殿物に対する保護に関する薬剤の効果が減少したり、なくなるわけではない。停滞局面において、又は、水処理装置を通過する流れが発生していない場合に、薬剤の媒体に接触する時間が長くても、水中の薬剤の濃度が過剰になることはない。

影響を与える媒体は、固体、液体又は気体の形態で存在することができる。影響を与える媒体は、水処理装置においては、可動又は不動であることができる。
このような水処理装置の構造は、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動、特に処理される水中での溶解挙動に影響を及ぼすことが分かっており、それにより、特にあらゆる動作条件下において、これまで不可能であった又は十分な程度までは可能でなかった、薬剤を用いたミネラル沈殿物の十分な減少もまた達成されることができる。

従って、例えばＣａＣＯ_３のような、ミネラル沈殿物を低減するための、又は、硬度沈殿物を低減するための本質的に難溶性の薬剤の溶解度に、例えば、的を絞った形で影響を与えることができ、その結果、取水時又は水処理装置を通過する流れが発生しているときの薬剤の溶解度が増加し、薬剤が水中において十分な濃度で溶解し、配管及び／又は処理水が加熱される又は集まる領域でのＣａＣＯ_３の沈殿物が防止される又は少なくとも有意義に低減される。

別の実施形態では、例えばＣａＣＯ_３のような、ミネラル沈殿物を低減するための、又は、硬度沈殿物を低減するための本質的に容易に溶解可能な薬剤の溶解度に、例えば停滞時又は水処理装置を通過する流れが発生していないときに薬剤の溶解度が低下するように的を絞った形で、影響を与えることができ、結果、水中での薬剤の濃度が過剰になるのを避けることができる。

さらに、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動を、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第２の媒体を提供することによって無効にすることができる。
例えば、まだ第１の媒体によって十分に増強されていない溶解挙動の場合、例えば、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度をさらに増大させる形での修正は、例えば取水時又は水処理装置を通過する流れが発生したときに、第２の媒体によって行うことができる。ここでは、例えば、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動への段階的な関与も想定される。

さらなる好ましい実施形態では、第２の媒体は、第１の媒体によってもたらされるミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動の増加を無効にすることができる。例えば、水の停滞時又は水処理装置を通過する流れが発生していないときに、水中のミネラル沈殿物を低減するために提供された薬剤の濃度が望ましくないほど過剰になるのを妨げることができる。

これは、例えば、薬剤の溶解度、又は、水中の薬剤濃度に対する緩和効果を有する第２の媒体によって達成できるのが好ましい。この調整剤は、例えば、停滞局面の間又は水処理装置を通過する流れが発生していないときに、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度を低減する、及び／又は、水中の薬剤の濃度の増加を妨げ薬剤を再び放出する、及び／又は、次の取水局面又は水処理装置を通過する流れの局面の間、再び薬剤の溶解度を増大させるように作用する。

ミネラル沈殿物低減薬剤は、媒体、例えば固形媒体及び／又は不動化された媒体に組み込むことができ、媒体は、好ましくは調整剤として機能する。
実験では、陰イオン交換体が調整剤として有利であることが示された。陰イオン交換体に組み込むことにより、溶解度、及び／又は、水中に放出される薬剤の量、及び／又は、水中での薬剤濃度を調整することができる。好適な陰イオン交換体は、強塩基、弱塩基性又は中間塩基性の異形である。また、第２の媒体は、ｐＨ上昇剤を備えてもよい。この目的のために有用であることが判明された媒体は、例えば、顆粒の形態（Ｍａｇｎｏｄｏｌ（登録商標）など）の、難溶性の炭酸カルシウム及び／又は炭酸マグネシウムである。この顆粒が溶解し、アルカリ性反応を起こす。それにより、この薬剤は、停滞局面においてｐＨを上げることができる。ｐＨの上昇は、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度を低減する。

Ｃａ^２＋及びＭｇ^２＋イオンがｐＨ上昇剤の溶解過程において解放されるので、ミネラル沈殿物低減薬剤が好ましくは難溶性のＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋塩、例えば、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋ポリリン酸を備える場合、その溶解度をさらに低減することができる。

水中での塩の溶解度の規則に従って、薬剤と接触しているＣａ^２＋及びＭｇ^２＋の濃度が高いと、薬剤の陰イオンの溶解度（溶解度積）が減少する。
ミネラル沈殿物低減薬剤を組み込むための第２の媒体が、ｐＨ上昇剤と調整剤との混合物からなり、薬剤の溶解度及び／又は水中でのミネラル沈殿物低減薬剤の濃度に影響を与えると特に有利である。これは、停滞局面又は水処理装置を通過する流れが発生していない間の局面、及び／又は、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度が第１の媒体の影響を受けている場合に、特に有利である。

それ自体が第２の媒体として、例えばｐＨ上昇剤として機能するミネラル沈殿物低減薬剤を使用することも可能である。
また、例えば気体媒体又は気体の形態で作用する媒体を用い、例えば水中でのＣＯ_２の溶解によって炭酸を形成することによって、水のｐＨに影響を与えることも可能である。例えばＣＯ_２ガスの放出によって、又は、例えば空気のような任意のタイプのガスを用いて、例えば、第１の媒体とミネラル沈殿物低減薬剤との間の接触を遮断又は大幅に減少させることにより、特に停滞局面又は水処理装置を通過する流れが発生していないときに、使用される水中の薬剤の濃度が過度にならないようにすることが可能である。

液体媒体及び／又は水処理装置において移動可能な媒体の場合には、第１の媒体及び第２の媒体用の混合空間が好ましくは設けられ得て、混合空間は、例えば、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動への影響が、非常に正確にかつ非常に迅速に水処理装置の各動作状態に適合するようにもたらされ得る方法で、これらの媒体を混合する。

第１の媒体及び／又は第２の媒体のための混合空間又は流路が、これらの媒体の混合比が可変であるように構成されていると特に好ましい。例えば、取水動作の間又は水処理装置を通過する流れが発生しているとき、２つの媒体があまり混合しなくなるので、第１の媒体がミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に実質的に妨げられることなく作用することができ、例えば、その薬剤の溶解度及び水中の薬剤の濃度を上昇させることができ、従って、ミネラル沈殿物から、水処理装置を最適に保護することができる。一方、停滞動作時又は水処理装置を通過する流れが発生していないときには、第１の媒体と第２の媒体の混合が活発になるので、これによりミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動への第１の媒体の作用を妨げることができ、例えば、その薬剤の溶解度、したがって周囲の水におけるミネラル沈殿物低減薬剤の濃度は減少し、具体的には大幅に減少して、さらなる溶解は大きく妨げられる。

これは、例えば、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度を増大させるｐＨを有する第１の媒体と、溶解度に対するこのポジティブな影響を無効にする、すなわち溶解挙動を再度低減するｐＨを有する第２の媒体と、によって実現することができる。

好ましい実施形態では、第１の媒体が酸性化挙動を有し、第２の媒体は、この酸性化の効果を無効にする性質を有する。第１の媒体は、例えば水処理セクションを介して、例えば炭酸塩除去セクションを介して濾過された処理対象の水の第１のサブストリームであり得る。ここで、サブストリームは、酸性化されることができる。一方、第２の媒体は、第１のサブストリームとは別に搬送される処理対象の水の第２のサブストリームであり得る。例えば、この第２のサブストリームもまた、例えば当該水に関するさらなる処理要件を満足するために、水処理セクション、特にフィルタセクションを介して搬送されることができる。例としては、粒子濾過、重金属濾過等である。

第１の媒体のｐＨは、およそ６以下、特に、取水動作中又は水処理装置を通過する流れが発生している間、約３又は３〜４.５の範囲内であることが好ましい。
ミネラル沈殿物を低減するために提供される薬剤に、適切な方法で、２つの媒体を追加することができるように、この薬剤用の適切な容器が設けられ得る。上記の混合空間は、例えば、処理対象の水の流入及び排出のために、特にその中の第１及び／又は第２の媒体の流入及び放出のために適切に構成された導管によって実現することができる。

ミネラル沈殿物低減薬剤のための容器は、第１の媒体用の少なくとも１つの第１の流入路及び第２の媒体用の少なくとも１つの第２の流入路を有するのが好ましい。第２の媒体用流入路が、流れ方向において、第１の媒体用流入路よりも容器からの流出路に近いと有利である。これにより、取水動作の間又は水処理装置を通過する流れが発生しているとき、第２の媒体は、ミネラル沈殿物低減薬剤に接触しない又はほんのわずかに又はほんの短期間だけ接触する。比較して、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与えるために提供される第１の媒体は、しっかりと及び／又はより長期間、薬剤と接触し、従って、薬剤の溶解度、さらに水中におけるミネラル沈殿物低減薬剤の濃度を上昇させることができる。

ミネラル沈殿物低減薬剤のための容器は、好ましくは多孔質の隔壁を有することができる。具体的には、この隔壁は、例えばカーボンからなる、例えばシースの形態で、多孔質壁体として構成されることもできる。活性炭が用いられる場合には、対応するフィルタセクションを同時に実現できる。媒体の供給のための炭素多孔性通路は、第１の媒体及び第２の媒体を表す、処理対象の水の２つのサブストリームの流入のために利用されることができる。一実施形態において、水処理装置への第１の媒体の端面流入は、流出領域から離れた領域で実現することができ、シースの流出領域に近い端面領域及び／又はこれに近い壁領域を、第２の媒体の流入のために役立てることができる。この実施形態の変形例では、第１の媒体及び第２の媒体は、容器の周囲すべてに流れることができ、この場合、第１の媒体及び第２の媒体用の非常に広く離された供給ラインが設けられる。

第１の媒体のｐＨの設定は、例えばイオン交換体を用いて行うことができる。イオン交換体は、例えば、水素の形で主に存在する陽イオン交換体、特に弱酸性陽イオン交換体であることができる。陽イオン交換体は、第１の媒体又は当該陽イオン交換セクションを流れる処理対象の水のサブストリームのｐＨを変化させる。取水動作中、すなわち、サブストリームが陽イオン交換体を通って流れるときに、サブストリームは、適宜酸性化されてミネラル沈殿物低減薬剤に供給される。このことは、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解度及び水中の薬剤の濃度を上昇させ、水処理装置を通って流れる水全体は、ミネラル沈殿物を防止、又は少なくとも大幅に低減するように十分に処理される。

ミネラル沈殿物低減薬剤は、好ましい実施形態では、錯化剤、例えばリン酸塩含有及び／又はポリリン酸を含有する錯化剤であることができる。ここで可能な状態は、結晶状態、非結晶状態及び／又はその他の状態である。

ミネラル沈殿物低減薬剤として好ましいのは、結晶形成を防止するための薬剤、例えばポリリン酸のような中性ｐＨで難溶性である例えば錯化剤である。これにより、薬剤の溶解挙動の減少又は安定化を、停滞時又は水処理装置を通過する流れが発生しないときに酸性化されていない水を混合することにより、比較的迅速に実現することができ、水中の薬剤の濃度が過度になるのを防止することができる。本発明の目的のために、錯化剤は、ミネラル、具体的には、カルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属を結合する薬剤、並びに、他の反応物との反応及び水溶液中での結晶形成又はその沈殿物を阻止する薬剤である。特に難溶性のアルカリ土類金属化合物（例えば硬度）の沈殿物を阻止するか又は腐食を抑制するために、ホスホン酸、リン酸、三リン酸又はポリリン酸のような錯化剤が使用される。なぜなら、それらの錯化剤は、溶液中に難溶性の化合物を維持するか、易溶性の化合物に変換するからである。

ミネラル沈殿物低減薬剤のための容器は、その外側の側面、好ましくは端面の表面もまた、第１の媒体及び／又は第２の媒体、あるいはそれらから形成された媒体混合物と接触するように、水処理装置内に配置されるのが好ましい。この目的のために、容器は、例えば、交換可能なカートリッジとして、特にフィルタ要素として構成された要素の形態であることができる。あるいは、そのような要素に、好ましくは端部で、又は、第１の媒体を形成する処理対象の水のサブストリームの酸性化のために設けられるフィルタセクションに、配置されることができる。

第２のサブストリーム、例えば第２媒体を形成するサブストリームは、例えば、フィルタ要素の酸性化セクション周りのバイパスストリームとして搬送されるように、案内され得る。上記の説明によれば、処理対象の水のこのサブストリームは、ミネラル沈殿物低減薬剤のための容器の、処理対象の水がこの容器から排出される領域の近傍で導入される。

配管システム内に水処理装置を設置することができるように、配管システムは、さらに、導管接続ヘッドを有利には備えることができる。そのような導管接続ヘッドは、供給ライン接続部、排出ライン接続部、及び、通常、これら２つの接続部間に流体力学的に配置されるべき交換可能な要素、特に、例えば交換可能なフィルタカートリッジなどのフィルタ要素のための接続部又は台座を通常包含する。これは、通常、処理対象の水が供給ラインを介して導管接続部に、さらにはフィルタ要素内に流れ、フィルタ要素を通過して水を処理し、その後、導管接続ヘッド上の排出ラインを介してその配管システムに戻るように構成される。下流に接続された家電製品は、この方法で確実にミネラル沈殿物から保護されることができる。家電製品や食品、及び／又は、飲料の製造及び処理を行うための機器の例としては、例えば、湯沸し器、コーヒーマシン、蒸し器、食器洗浄機、洗濯機、スチーム家電、具体的にはスチームアイロン、高圧洗浄器、空気清浄機や空調機、製氷機、具体的にはアイスキューブマシン、飲料水ディスペンサー、自動飲料機などである。

別の実施形態において、水処理装置は、水タンク、特にフィルタ接続要素付きの水タンクを、例えば、水フィルタジャグの形態で、又は、飲料機械、例えば、コーヒーマシンのような特にホットドリンク機の単位として、備えていてもよい。このように、配管システムに接続されていない家電製品にも適切に処理水を供給することができる。

さらなる変形例では、水処理装置は、家電製品への接続のために直接設けられた接続要素を有していてもよい。ここでは、対応して設けられる家電製品は、導管又は本発明に係る水処理装置との中間に設置された水タンクのいずれかを用いることにより、ミネラル沈殿物に起因する堆積物から保護されることができる。

実施例：
添付図面は、純粋に例としてかつ図式的に、実行可能な実施例を示す。図面は、次のものを示す。
ミネラル沈殿物低減薬剤を入れた容器である。 図１の容器を備える水フィルタ要素である。 導管接続ヘッドを有する水処理装置である。 水タンクを有する水処理装置である。 家電製品に接続するための接続要素を有する水処理装置である。 固体の又は不動化された媒体中に組み込まれたミネラル沈殿物低減薬剤を備えた水フィルタ要素である。 水フィルタジャグ中の水処理装置である。 ミネラル沈殿物低減薬剤が充填され、媒体のための非常に間隔の広い供給ラインを備え、周囲全体に流れを有する容器である。 装置を通過する流れが発生しているときの水タンクを有する水処理装置である。 装置を通過する流れが発生していないときの水タンクを有する水処理装置である。

図１は、水処理装置１の一部として、ミネラル沈殿物低減薬剤３のための容器２を示す。矢印は、ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第１の媒体４の、同様にミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第２の媒体５の、流路を記号によって示すものである。好ましくは多孔質壁体６によって形成される容器２は、内部に第１の媒体及び第２媒体４，５のための混合空間７を形成する。

容器２を構成する多孔質材料を表すドットは、記号によって示されている軸８の左側に例として示されている。第１の媒体及び第２の媒体４，５の供給ラインの構成及び配置に応じて、第２の媒体５は容器２の内部に壁６の全長にわたって流れ込むことができる。矢印９，１０もまた、壁６を通じて該当する媒体４，５が通過するための好ましい領域を記号によって示している。これは、この領域への供給セクション開口部によって形成され得る。並びに／又は、適切な方法、例えば２つの媒体の流動挙動の目標とされるマッチングによって、若しくは、他の壁領域及び／若しくは端面よりこれらの領域の壁６の透過性を高くすることによって、選択的に実現され得る。

壁６の多孔質の実施形態に代わるものとして、そのような壁を不透過にすることもでき、矢印１１，１２で右側に一例として記号によって示すように、適切な領域において対応する透過領域を用意してもよい。これは、２つの媒体４，５の目標とする流れを可能にする。このようにして、取水動作時、すなわち、比較的良好な流れが発生したときには、確実に、第１の媒体４のみが基本的にミネラル沈殿物低減薬剤３の周りを流れ、第２の媒体５は、薬剤３に影響せずに、基本的に処理水の排出ストリームに直接供給されるようにすることができる。加えて、例えばふるい、メッシュ、織布又は他の液体透過性材料の形態の保持手段１４は、薬剤３を出口から離れた混合空間７のセクションに保持することにより、２つの媒体ストリーム４，５の分離を支援することができる。

図２は、ハウジング１６と、接続要素１７と、図１に配置された描写に従う容器２とを有するフィルタ要素１５を示す。水処理装置によって処理される水の第１のサブストリーム１８は、処理セクション１９を介して流れ、その出口で第１の媒体４を形成する。処理セクション１９は、例えば樹脂形態で、例えば陽イオン交換体、特には酸性陽イオン交換体、例えば弱酸性陽イオン交換体のような、ｐＨ降下剤を例えば有することができる。処理セクション１９を通って流れた後、この第１のサブストリームは、第１の媒体４を形成する。第１のサブストリームとは別に運ばれる第２のサブストリーム、例えば処理セクション１９のバイパス２１としての第２のサブストリームは、第２の媒体５を形成する。

図３は、一例として図式的に、導管接続ヘッド２２と、供給ライン２３と、排出ライン２４と、それらに接続され少なくとも１つの第１の媒体４及び内部に配置されたミネラル沈殿物低減薬剤３を備えたフィルタ要素１５とを備えた水処理装置１を示す。

図４は、水タンク２５と、少なくとも第１の媒体４及びミネラル沈殿物低減薬剤３を有する前記したフィルタ要素１５とを備えた水処理装置１を示す。
図５は、水処理装置１のさらなる実施形態を示し、少なくとも１つの第１の媒体４及びミネラル沈殿物低減薬剤３を有するフィルタ要素１５と、装置１によって供給される家電製品２７に接続するための接続要素２６とを含む。

図６は、ハウジング１６と、連結要素１７と、固定及び／又は不動化された形で配置されミネラル沈殿物低減薬剤３が組み込まれた第２の媒体５とを有するフィルタ要素１５を示す。薬剤３は、第２の媒体５の上流及び／又は下流側に配置することも可能である。水処理装置１によって処理される水の第１のサブストリーム１８は、処理セクション１９を介して流れ、その出口で第１の媒体４を形成する。処理セクション１９は、例えば樹脂形態で、酸性又は弱酸性陽イオン交換体を有することができる。その後、媒体４は、ミネラル沈殿物低減薬剤３とそれを取り囲む第２の媒体５を介して流れる。第２の媒体５は、例えば、塩基性反応を有する媒体、例えば塩基性又は弱塩基性陰イオン交換体、及び／又は、ｐＨ上昇剤、例えば難溶性炭酸カルシウム、及び／又は、炭酸マグネシウム、及び／又は、溶解を抑制する、溶解を緩和する、若しくは、ミネラル沈殿物低減薬剤の水中の濃度を緩和する他の媒体であることができる。第１のサブストリームとは別に運ばれる第２のサブストリーム、例えば、処理セクション１９のバイパス２１としての第２のサブストリームは、ミネラル沈殿物低減薬剤３の下流で第１のサブストリームと混合する。

更なる変形例として、２つのサブストリームの混合は、第２の媒体５と組み合わせてミネラル沈殿物低減薬剤３の溶解挙動にさらなる影響を与えるために、ミネラル沈殿物低減薬剤３の領域において提供され得る。

さらなる実施形態では、処理対象の水は、第１の媒体４が形成される処理セクション１９の出口で処理セクション１９を介して完全に水処理装置１内に導入されることができ、これは、その後、ミネラル沈殿物低減薬剤３を通って、又は、さらなる変形例では、第２の媒体５との組み合わせで薬剤３を通って流れる。

図７は、水タンク２５と、フィルタ要素１５と、濾過液貯蔵タンク２７とを含む水処理装置１を示す。フィルタ要素１５は、少なくとも１つの第１の媒体４及びミネラル沈殿物低減薬剤３を含む。

図８は、水処理装置１の一部として、ミネラル沈殿物低減薬剤３のための容器２を示す。ミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第１の媒体４及び同様にミネラル沈殿物低減薬剤の溶解挙動に影響を与える第２の媒体５の流路は矢印４によって記号で示される。容器２の周囲の空間は、第１の媒体４及び第２の媒体５の混合空間７を形成する。２つの媒体４及び５の混合は、矢印２８の記号によって示される。

図９ａ及び９ｂは、純粋に一例としてかつ図式的に、例えばフィルタ要素１５及び水タンク又は家電製品からなる水処理装置のフィルタ要素１５を、２つの異なる作動状態の断面図で示す。図９ａは動作状態の描写を示し、図９ｂは停滞状態の描写を示す。

両描写において、フィルタ要素１５は、ハウジング１６、例えばチューブ形状でハウジングの内部に配置された導管３２、入口開口部３４及び出口開口部３５を含む。入口開口部３４は、ハウジング１６と導管３２の壁との間に位置し、例えばふるいの形状の保持手段３１を備えることができる。出口開口部３５は、導管３２の端部領域に形成される。出口開口部３５は、まさに、その端部領域であることができ、又は、その断面が変化する、例えば断面が減少する形態で構成されることができる。有利には、例えばタンクへフィルタ要素１５を接続するための接続ピースを、導管のこの端部領域に設けることができる。

ハウジング１６と導管３２の間の中間領域に配置されたフィルタ材料の保持手段３１は、フィルタ要素１５の入口領域、すなわち開口部３４に設けることができる。ハウジング１６の内部の、出口と反対の導管３２の端部に、ミネラル沈殿物低減薬剤３を含む容器２がある。この容器２は、例えば、導管３２を差し込むことができるくぼみを有することができる、あるいは逆にそのくぼみによって、容器２を導管３２に配置又は押し込むことができる。選択的に、さらなる保持手段２９を、容器２と導管３２との間に設けることができ、それにより、例えば粒子の通過を防止でき、あるいは容器自体が粒子の保持手段としての機能を果たすことができる。

フィルタ要素によって処理される水の流入３６は、図９ａの入口領域の２つの矢印記号によって示される。入ってくる水は、処理セクション１９を通る流れの方向に流れ、処理セクションとの接触により第１の媒体４を形成する。処理セクションは、例えば樹脂形態で、例えば陽イオン交換体、特には弱酸性陽イオン交換体などのｐＨ降下剤を例えば有することができる。第１の媒体４は、流れ方向に前方へ流れ、容器２に浸透し、その後、内部に配置されるミネラル沈殿物低減媒体３であって、通過する流水が、所望の方法で処理され、ミネラル沈殿物から最適に保護されるように配置されるミネラル沈殿物低減媒体３に作用することができる。通過する流水は、次いで、導管３２の方向に沿って、容器の内部に入り、その内壁に沿って、例えば水膜状の周辺流として、出口開口部３５へ流れる。

図９ａに示す動作の描写においては、比較的少量の濾液３３が、導管３２の出口領域に示される。これは、取水によって水を使用する家電製品に向かう方向への流出を原因とする。吸引ポンプは、通常、処理水、即ち濾液の取水のために使用される。そのようなポンプは動作中に配管システム内で減圧を生成し、これにより、例えば、フィルタ要素１５が配置されるタンクから、さらなる処理対象の水を次々に引き寄せることができる。フィルタカートリッジ中に存在する水位は、フィルタ要素を通る流れが発生する程度にまで動作中に上昇する。容器２の上縁の領域に位置する水位３０は、図９ａに例示的に描かれている。

第２の媒体５は、例えば空気又はＣＯ_２ガス混合物であってもよく、導管３２の内部に位置する。図９ａに示すような動作状態の間に、この第２の媒体は、導管３２の内部の体積変化のため、その内部に積み上げられた濾液３３の流出によって出口方向に引き寄せられる。図９ｂに示すように、停滞状態又は装置を通過する流れが発生しない局面では、濾液３３は、取水されていないために再び導管３２の出口領域に集まり、従って、第２の媒体が利用可能な容積を減少させ、第２の媒体を、フィルタ要素の動作の流れ方向とは反対方向に、容器２の方向に向けて、そして、これを介して導管３２の外壁とハウジング１６との間に存在する処理セクション１９の方向に向けて、押圧する。

容器２の上流及び下流の流れが平衡の場合には、水位３０の図示描写は、図９ｂにおいて容器２の上縁の下に例として描かれる。この場合には、ミネラル沈殿物低減薬剤３は、第２の媒体と共に供給され、それに対応して、第２の媒体の影響を受ける。空気又はＣＯ_２ガス混合物が第２の媒体として提供されるこの実施形態では、薬剤３の第１の媒体４との接触が遮断される又は減少する。これにより、第２の媒体５は、例えば薬剤３の溶解挙動に作用する、並びに／又は、容器２の含水量の付随する減少の結果として、及び／若しくは、薬剤３と第１の媒体４との間の接触の減少又は阻害によって、水中の薬剤濃度に作用する。この結果、停滞局面又はフィルタ要素を通過する流れが発生しない局面の間における処理水中の薬剤の濃度過剰を防止することができる。（酸性化するなど）処理対象の水の流れの第１の媒体４への事前の変換によって、次に取水されたとき又はフィルタ要素を通過する流れが発生したときに、薬剤３は、その後短期間水に十分な濃度で再び溶解することができる。

その後の動作局面の間、処理対象の水は、再度、フィルタ要素を介して動作の流れ方向に流れ、結果、水位３０は、フィルタ材料を流れる水が第１の媒体４を形成し、これが再び容器２内に侵入し、その結果、再びミネラル沈殿物低減薬剤３と接触するまで上昇し、薬剤３は、再び影響を受けて、処理対象の水は、所望の品質で容器２から出て、結果的に出口３５で取水のために利用可能になる。

可能な実施形態のさらなる詳細については以下の通りである。
特に難溶性のポリリン酸塩は、周囲の液体のｐＨに顕著に依存する溶解度を示す。
次の表は、例として、ｐＨ値の異なる水中に一晩おいた難溶性のポリリン酸塩の溶解挙動を示す。

この特性は、標的とされる水流の事前の酸性化を実行することによって、難溶性の錯化剤、例えば難溶性のポリリン酸塩を含む装置を通じて連続的又は半連続的に流れる水流において、溶解する錯化剤、例えばポリリン酸の量を増加させるために利用される。事前の酸性化は、自発的に難溶性の錯化剤又は難溶性のポリリン酸塩の溶解度を増加させる。

特定の実施形態では、水の流れは少なくとも２つのサブストリームに分割され、そのうちの少なくとも１つのサブストリームは、難溶性の錯化剤、例えば難溶性のポリリン酸塩を含む装置を通過する前に酸性化される。好ましくは全体積流量の５から５０％からなるこのサブストリームは、装置を通って流れた後に、他のサブストリームと再結合される。これにより、連続的なスループット時にも、目標とする影響を、溶解する錯化剤、例えばポリリン酸の濃度に及ぼすことが可能になり、結果、炭酸カルシウム等のミネラル沈殿物に対する効果的な保護や効果的な低減が達成される。

さらに好ましい実施形態では、装置は、連続又は半連続な体積流れが中断されると、例えば、非酸化水が酸化水と例えば拡散によって結合し、混合物のｐＨが再び上昇して好ましくはｐＨ５．５〜ｐＨ７の範囲になるように、酸化水を中和することによって、錯化剤と接触する酸性化水が中和されるように構成される。このタイプの自動制御の結果として、錯化剤、例えばポリリン酸の過剰な量の放出及び最大許容値超えが、一晩又は週末などの長期の停滞時間中においても回避される。

さらに好ましい実施形態では、酸性化した原水の供給は、主として水素の形態である弱酸性陽イオン交換体を介したサブストリームの濾過によって行うことができる。この交換体の化学的性質のために、この水は、スループットから実質的に独立して、使用のために指定された流量範囲内で３.３から４.５のｐＨを有する。酸性化したサブストリームは、完全に又は部分的にのみ（カーボンブロックフィルタなど）ポリリン酸で満たされた穿孔シースの多孔質壁を通して、例えば径方向に、一方の側から導入される。同時に、原水又は非酸性水は反対側から導入される。連続動作中に２つの体積ストリームを同時に導入する結果として、原水又は非酸性水の酸性水との、ほとんどどんな混合も、酸性水の入口帯、したがって、ポリリン酸床の領域で行われ、ポリリン酸床に接触する水は、有効な接触時間の間において、ポリリン酸の溶解度に関して目標とする増加をもたらすのに十分に低減されたｐＨを有する。ポリリン酸に富む酸性水がシースから排出される際、ポリリン酸に富む酸性化水は、シース内で非酸性水と混合し、所望のポリリン酸濃度を有する混合水を形成する。結果として、難溶性のポリリン酸塩を用いた場合であっても、装置の連続動作中、混合水中の溶解ポリリン酸は良好な濃度となる。

１ 水処理装置
２ 容器
３ ミネラル沈殿物低減薬剤
４ 第１の媒体
５ 第２の媒体
６ 壁
７ 混合空間
８ 軸
９ 矢印
１０ 矢印
１１ 矢印
１２ 矢印
１３ 出口流
１４ 保持手段
１５ フィルタ要素
１６ ハウジング
１７ 接続要素
１８ サブストリーム
１９ 処理セクション
２０ サブストリーム
２１ バイパス
２２ 導管接続ヘッド
２３ 供給ライン
２４ 排出ライン
２５ 水タンク
２６ 接続要素
２７ 濾液貯蔵タンク
２８ 矢印
２９ 保持手段
３０ 水位
３１ 保持手段
３２ 導管
３３ 濾液
３４ 入口開口部
３５ 出口開口部
３６ 流入

Claims (16)

1. 特に、水を誘導する及び／若しくは水を温めるための家電製品、又は、処理された飲料水を用いて食物及び／若しくは飲料を製造及び調理するための製品、例えば、処理された水を用いる自動飲料機、自動コーヒーマシン、製氷機、料理及びベーキング機器、蒸気発生器又は高圧洗浄機、空調機等の供給のための水処理装置（１）であって、ミネラル沈殿物を低減するための固体の形態で存在する薬剤（３）を備える水処理装置（１）において、
   ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の溶解挙動に影響を与える第１の媒体（４）が提供されることを特徴とする水処理装置。
2. ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の溶解挙動に影響を与える第２の媒体（５）が提供されることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記第１の媒体及び前記第２の媒体（４，５）のための混合空間（７）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理装置。
4. 前記第１の媒体のｐＨが、ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の溶解度を増大させることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
5. 前記第２の媒体のｐＨが、前記第１の媒体と比較して、ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の溶解度を低減することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
6. 前記第１の媒体が、水処理セクション（１９）を介して案内される処理対象の水の第１のサブストリーム（１８）である、及び／又は、前記第２の媒体が、前記第１のサブストリームとは別に案内される処理対象の水の第２のサブストリーム（２０）であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
7. 前記第１の媒体のｐＨは、イオン交換体の使用によって、特に水素形態で主に存在する陽イオン交換体の使用によって、変更可能であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
8. ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤は、リン酸塩を含有すること又はポリリン酸であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
9. ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の容器は、前記第１の媒体のための少なくとも１つの第１の流入路（９，１１）、及び、前記第２の媒体のための少なくとも１つの第２の流入路（１０，１２）を有することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
10. ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤の容器は、少なくともその外側の側面が、好ましくは端面の表面もまた、前記第１の媒体及び／若しくは前記第２の媒体、又は、それらから形成された媒体の混合物（４，５）と接触するように、フィルタ要素（１５）に対して配置されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
11. 前記媒体は、ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤（３）についての溶解調整剤として、及び／又は、ミネラル沈殿物を低減するための前記薬剤（３）についての水中での濃度調整剤としての役割を果たすことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
12. 前記第２の媒体は、陰イオン交換体、特に弱塩基性陰イオン交換体であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
13. 前記第２の媒体は、ｐＨ上昇剤、特に、例えば炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムのような難溶性塩であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
14. 前記第２の媒体は、気体であること、又は、気体の状態で作用することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
15. 導管接続ヘッド（２２）及び交換可能なフィルタカートリッジを備えることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。
16. 水タンク（２５）が設けられていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の水処理装置。