JP5433001B2 - 軟化装置用の制御ユニット、及び該制御ユニットを備える水軟化システム - Google Patents

Description

本発明は、軟化装置用の制御ユニットに関し、この制御ユニットは、
未処理水用の第１入口と、
混合水用の第１出口と、
未処理水の水硬度ＷＨ_ｒａｗ又は混合水の水硬度ＷＨ_{ｂｌｅｎｄ}を判定するセンサと、
第１入口から未処理水が供給される第２出口と、
第１出口に供給がなされる第２入口と、
第２出口及び第２入口に対して平行に案内されるバイパス管路と、
第２入口の第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びバイパス管路の第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を混合して混合水の流れＶ（ｔ） _{ｂｌｅｎｄ} とするように自動調整可能な混合手段と、
混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}の水硬度が所定の所望値に調整されるように、判定された水硬度ＷＨ_ｒａｗ又はＷＨ_{ｂｌｅｎｄ}によって混合手段の調整位置を再調整するように構成された電子制御手段とを備える。

本発明は、また、制御ユニットを備える水軟化システムに関し、この水軟化システムは、特許文献１に開示されている。

通常の供給システム（例えば飲料水網）が比較的硬度の高い水のみを提供するが、より硬度の低い水が技術上又は快適さの理由のために所望される任意の場所において、水が軟水にされる。

水は、ほとんどの装置がイオン交換法に従って機能する軟化装置を使用して軟化される。こうして、水に含まれる硬度成分（カルシウム及びマグネシウムのイオン）が、イオン交換樹脂内のナトリウムイオンと交換される。イオン交換樹脂が消耗したときには、これは、例えばこれを塩水ですすぐことによって再生されなければならない。

単純な水軟化システムでは、完全に軟化された水が次の水設備に与えられるように、軟化装置は、水設備の上流側に直列に連結される。

欧州特許第０９００７６５Ｂ１号公報

しかしながら、技術的又は経済的な理由のために、部分的にのみ軟化された水を使用することがしばしば必要とされれるか又は所望される。下流の管路系に保護層の形成が可能でないときに、完全に軟化された水は、腐食の問題を引き起こし得る。さらに、完全な軟化は、急速に軟化装置の容量を超えて早期の再生が必要となり、塩の消費量の増大、ひいてはコスト高をもたらす。

部分的に軟化された水は、従来、入って来る未処理水の流れを分割し、第１の部分流に完全な軟化工程を施し（軟水の部分流）、第２の部分流を未処理のままにすること（未処理水の部分流、またバイパス部分流）ことによってもたらされる。２つの部分流は、続いて合わせられる（いわゆる混合）。合わせられた水の流れは、通常、混合水の流れと称される。次に、混合水の流れは、下流の水設備に案内される。

混合を含む単純な水軟化システムは、第１の部分流と第２の部分流との間の固定されるか又は手動で調整可能な比を提供する。この比は、地域の未処理水の硬度及び所望の混合水の硬度に調整される。

混合を含むこれらの単純な水軟化システムは、例えば、季節的な理由により変動する未処理水の硬度が混合水の硬度の変動をもたらす点において不利である。この変動は通常受け入れられる。未処理水の硬度の変動が検出されると、第１の部分流と第２の部分流との間の比がまた手動で再調整され得る。

完全に自動化された混合を有する水軟化システムも最近開示されており、特許文献１を参照されたい。入って来る未処理水の硬度が導電率センサによって判定され、２つの流量計によって判定される各部分流の間の比が、未処理水の硬度に従って自動調整可能な弁によって再調整される。

自動混合を有する従来の水軟化システムは、主に、このようなシステムに関連する高いコストのために不利である。従来のシステムは、混合を有さず、以前に取り付けられた単純な（非自動的な）任意の水軟化システム、又は固定されるか若しくは手動で調整可能な混合を有する軟化システムに完全にとって代わる、非常に複雑な一体化された装置である。

本発明の目的は、既存の軟化装置を使用することにより完全に自動的な混合に基づいて水を部分的に軟化して、完全に自動的な混合を提供する労力及びコストを低減することにある。

この目的は、軟化装置用の外部制御ユニットの形態に構成されることを特徴とする上述のタイプの制御ユニットによって達成される。この制御ユニットは、外側に第１入口、第１出口、第２出口及び第２入口を備える制御ユニット筐体を有し、制御ユニット筐体は、センサ、バイパス管路、混合手段及び電子制御手段を含む。

本発明の軟化装置用の制御ユニットは、制御ユニット筐体での自動混合に必要とされる全ての構成要素、特に別個のバイパス管路を一体化する。制御ユニットの第１入口は、公共給水系統（例えば、公共飲料水パイプライン）に連結可能であり、第１出口を介して、例えば建物内の飲料水網等の下流の水設備に供給する。軟化装置が、第２出口及び第２入口には、連結され、この軟化装置は、通常供給される未処理水全体から軟水を作る。本発明の制御ユニット自体は、そのセンサ（必要に応じて、部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を判定する少なくとも２つの流量計によって補足される）によって、混合手段を自動的に再調整するために必要である全てのデータを検出する。センサが混合水の領域に配設されるときは、混合水の硬度は直接的に判定及び再調整でき、混合水の硬度の再調整に流量計は必要とされない。センサが硬度の測定を単純化する未処理水の領域に配設されるときは、混合水の硬度は２つの流量計で判定された部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}によって間接的に判定及び再調整できる。未処理水の硬度のみによる混合手段の概略的な制御が、部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を判定することなく可能となる。この場合、流量計がまた省略できる。制御ユニットは、特に、第１出口における混合水の硬度が一定になるように、瞬間的な水硬度に対して自動的に調整され、未処理水の品質の変動を補うことができる。

本発明の軟化装置用の制御ユニットは、第２出口及び第２入口を介して軟化装置に連結される。制御ユニットは、軟化装置又は他の外部センサからのいかなるデータも必要としない。この理由のために、本発明の軟化装置用の制御ユニットは、基本的に任意のタイプの軟化装置と協働することができる。さらに、用いられる軟化装置に対する平衡及び調整の作業は必要なく、これによって、据付け（すなわち第１入口、第１出口、第２入口及び第２出口の連結）の後、制御ユニット及び軟化装置の組立体が、直ちに使用可能となる（「プラグアンドプレイ」）。

特に、それ自体が制御機能を有さないか又は不十分であるとされた制御機能を有する、既存の単純な水軟化システムが軟化装置として使用可能となる。代替として、制御ユニットはまた、新たな軟化装置と協働することができる。連結された軟化装置自体が（単純な）制御機能を有するとき、本発明の制御ユニットの制御機能によって置き換えられる。連結された軟化装置内での全ての混合は無効にされるべきである（すなわち、連結された軟化装置が純粋な軟水を生成するように装置内のバイパスは閉鎖される）。

したがって、本発明は、連結される軟化装置から切り離されて、軟化装置に対して外部にある汎用の軟化装置用制御ユニットを提供する。制御ユニットは、これ自体でその混合手段を調節する全てのデータを収集して、単純な方式で一定の混合水の品質を提供できる。制御ユニット筐体は、特に、第２入口及び第２出口において「終端」し、特に、本発明の制御ユニットの汎用性に寄与する軟化装置を含まない。

本発明によれば、混合水の硬度の所定の所望値は、１つの単一の所望の硬度値であるか、又は所望の硬度値の差であってもよく、この値が変わると、混合手段の調整位置が再調整される。

混合手段の調節機構は、未処理水の硬度（この場合、瞬間的な混合水の硬度は、瞬間的な部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}とＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}との間の瞬間的な比から得られ、部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}は、流量計によって実験的に正確に判定され得るか、又は混合手段の調整位置によって概算され得る）に基づいており、また、（混合水の硬度の所望の値と直接比較される）混合水の硬度にも基づくことにも留意されたい。部分流は、それぞれの部分流において流量計を用いて直接判定される（直接判定）か、又は、ある全体的な流れと（概略的に）判定された部分流との差によって判定される（間接判定）。

本発明の好ましい実施態様
本発明の制御ユニットの特に好ましい実施態様において、センサは導電率センサとして構成される。水の硬度は、典型的には、電子制御ユニットにおける数学的な計算又は表の読み出しによって導電率に基づいて判定される。水硬度を判定するための導電率センサは安価で信頼性が高い。センサは、代替として、例えば滴定器又はイオン選択性電極として構成され得る。

好ましい別の実施態様では、センサは制御ユニットの未処理の水の領域に配設される。センサは、例えば、バイパス管路の中、又は第１入口の直接下流に配設され得る。センサは、未処理水の硬度ＷＨ_ｒａｗの直接判定に使用される。未処理水の硬度は、混合水に所望の水硬度値を得るように第１の部分流と第２の部分流との間の所望の比を判定するために使用され得る。この所望の比は、監視された部分流によって再調整され得る。また、自動再生制御のために軟化装置の残存する容量を判定するために、未処理水の硬度を知ることも有用である。センサは、代替として混合水の中に配置され得る。次に、混合手段の調整位置を再調整するために、規定された混合水の硬度が、所望の値と直接比較され得る。この値は、未処理水の硬度が必要である場合、（連結された軟化装置が完全な軟化を行うと仮定して）混合水の硬度及び関連する瞬間的な部分流の比によって間接的に逆算され得る。

特に好ましい実施態様では、制御ユニット筐体は、中間連結部分として構成される。これにより、改造に特に適する単純で空間を節約する据付けを可能にする。

好ましい別の実施態様は、制御ユニットは、部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を直接的又は間接的に判定する少なくとも２つの流量計をさらに備え、電子制御手段は、規定された部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}をやはり使用して混合手段の調整位置を再調整するように構成され、制御ユニット筐体はまた、少なくとも２つの流量計を含むことを特徴とする。この場合、混合水の硬度は、測定された未処理水の硬度及び規定された部分流によって高精度に判定及び再調整することができる。未処理水の硬度は、導電率センサによって確実に安価に判定が可能である。

好ましい別の実施態様では、第１流量計が、全体的な未処理水の流入量Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}を判定すべく第１入口とバイパス管路の分岐点との間に配設され、第２流量計が、第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を判定すべくバイパス管路に配置される。この構造は、実地において有用性を証明した。第１流量計は、特に、多様な非典型的な流れの状態を容易に検出することができる。

この実施態様の好ましいさらなる開発形態では、制御ユニットは、これによって電子制御手段のためにすすぎ水の流れＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}を判定し得る第３流量計のための測定値入力部を有し、電子制御手段は、方程式Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}＝Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}に従って、第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}を判定するように構成されている。第３部分流の判定により、部分流の間接的な判定を用いた混合制御の精度を増すことができる。第３流量計は、典型的に制御ユニット筐体の外部に置かれ、制御ユニット筐体の外側に位置する測定値入力部に対して信号を出す。代替の方式では、第３流量計は、また、制御ユニット筐体の中に配設され得る。この場合、制御ユニットの一部分は、すすぎ水入口及びすすぎ水出口を有さなければならず、測定値入力部は、電子制御手段の上に直接に位置し得る。複数のチャンバの軟化装置は、混合水の除去及び軟化装置のすすぎを同時に可能にすることに留意されたい。

有利な実施態様では、センサに加えて、測定手段が、混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}中の硬度成分カルシウム及びマグネシウムの濃度Ｃ_{ｈａｒｄｎｅｓｓｂｌｅｎｄ}を判定するように混合水の領域に配置される。特に、センサが未処理水の領域に配設されるときに、測定手段は、追加の制御及び必要に応じて混合の再調整を提供する。

この実施態様のさらなる展開例では、測定手段は、硬度成分の滴定による判定のための滴定器として構成される。代替の方式では、測定手段は、イオン選択性センサ、特にイオン選択性電極を備え得る。

特に好ましい実施態様では、自動作動可能な止弁が第１入口の直接下流に配設され、電子制御手段は、漏れが起こった場合に自動的に止弁を閉じるように構成される。（制御ユニット、連結された軟化装置における及び／又は下流の水設備内の）漏れは、湿気センサによって、及び／又は（好ましくは）流量計の測定値から判定される非典型的な流れの状態によって判定され得る。非典型的な流れの状態とは、例えば非常に大きい絶対的な流れ（大きい漏れ、「管の破裂」）、又は長く続く一定の小さい流れ（そうでない場合は閉鎖されている取付け部品の小さい漏れ、「給水栓の滴り」）を含む。

軟化装置の再生に関する実施態様
本発明の制御ユニットの特に好ましい実施態様は、制御ユニットは、軟化装置の再生起動する制御ターミナルを有し、電子制御手段は、前回起動された再生以降に行われた軟水の回収量及び１つ又は複数の関連する規定された未処理水の硬度に従って軟化装置の残存する容量を判定し、それが消耗した場合には、再生起動するように制御ターミナルに制御パルスを自動的に出すように構成されることを特徴とする。この実施態様の制御ユニットは、さらに、典型的にイオン交換樹脂を含む軟化装置の再生を自動的に制御することができる。

軟化装置の基本容量は、典型的に、それぞれの再生の後に常に同じであると仮定され、基本的な未処理水の硬度に基づいて、生成可能である規定された軟水の量に換算され得る。本発明の範囲内では、基準としてとられるべき未処理水の硬度は、センサによって直接的又は間接的に経験的に判定される。最も単純な場合では、未処理水の硬度は、１つ再生工程の終了した後に（例えば第１の水の回収の開始時に）新たに判定され、生成され得る軟水の量は、現在の運転サイクル（２つの再生の間の時間）に対して対応して更新される。軟水の量の更新は、また、前回の基本的な未処理水の硬度と比較して、新たに判定された未処理水の硬度の変化が限界値より下に留まっている場合には、単純化の理由のために省略され得る。（以下では水量の表示が省かれる）典型的な変化の限界値は、０．５〜２．０°ｄＨの範囲内である。

残存する容量の判定の精度を増すために、１つの運転サイクル内における異なる軟水の回収量が、当該軟水の回収量に関連して瞬間的な未処理水の硬度を用いて重量測定され得る。これによって、精度を顕著に損なうことなく工程を単純化するために、それぞれの軟水の回収の開始時に判定されたある単一の未処理水の硬度を、残り全体の水の回収に使用することが可能である。それぞれの水の回収において消費された容量は、現在の運転サイクルにおける軟化装置の残りの容量（残存容量）を減らす。代替の方式では、容量の消耗は、また、ある単一の水の回収の際における未処理水の硬度の変化も考慮に入れたより複雑な数学的方法（例えば畳込み法）を使用して連続的に検出され得る。

最も単純な場合では、未処理水の硬度は、センサによって未処理水の領域において直接判定される。未処理水の硬度は、また、瞬間的な部分流（特にその瞬間的な比）に関連した瞬間的な混合水の硬度から判定され得る。

軟化装置の（１回の再生の後の）の基本容量は、典型的に予めプログラムされる。測定手段又はセンサが混合水の中に設けられるときには、基本容量はまた、（軟化装置を典型的に１回据付けた後）経験的に判定され得る。この目的のために、再生が起動され、混合水中のＣａ及びＭｇイオンの濃度が再び上昇するまで、既知の硬度の未処理水が軟化装置を介して案内される。

この実施態様の好ましいさらなる開発形態では、センサは、未処理水Ｌ_ｒａｗの導電率を測定する導電率センサとして構成され、電子制御手段は、第１の較正特性（Ｆ１）によって、測定された導電率Ｌ_ｒａｗから再生起動を制御するのに使用される未処理水の全体的な硬度Ｉを導くと共に、第２の較正特性（Ｆ２）によって、測定された導電率Ｌ_ｒａｗから混合手段を制御するために使用される全体的な未処理水の硬度ＩＩを導くように構成されている。

自動混合の精度並びに自動再生の起動の精度及び信頼性（時間の正確さ）は、２つの異なる較正特性を用いることにより改善され得る。第１の較正特性（Ｆ１）から導かれる全体的な硬度Ｉは、好ましくは、少なくとも部分的に、第２の較正特性（Ｆ２）から導かれる全体的な硬度ＩＩよりも大きい。第１の較正特性（Ｆ１）は、典型的に１°ｄＨ当たり２８〜３５μＳ／ｃｍ、特に１°ｄＨ当たり３０〜３３μＳ／ｃｍの換算率を有し、第２の較正特性（Ｆ２）は、典型的に１°ｄＨ当たり３５〜４４μＳ／ｃｍ、特に１°ｄＨ当たり３８〜４１μＳ／ｃｍの換算率を有する。

さらなる実施態様
本発明の制御ユニットの好ましい別の実施態様では、自動調整可能な混合手段が、サーボモータによって調整可能な弁の形態に構成される。これは、実地において有用であると分かった。

本発明はまた、軟化装置筐体を有する軟化装置と、本発明の外部制御ユニットとを備える水軟化システムを含む。制御ユニットは、軟化装置筐体の外部に配設され、軟化装置は、制御ユニットの第２出口及び第２入口において制御ユニット筐体の外側に連結される。本発明の水軟化システムは、本発明の制御ユニット及び任意の水軟化装置から迅速で単純な方式で形成され得る。軟化装置筐体及び制御ユニット筐体は、完全に分離しており、すなわち、軟化装置が制御ユニット筐体に含まれることも、制御ユニットが軟化装置筐体に含まれることもない。しかしながら、軟化装置筐体の一部分が制御ユニット筐体の凹部に挿入される（突出する）か、又はその逆となり得る。

自動再生起動を有する上述の制御ユニットを備える本発明の水軟化システムの好ましい実施態様は、水軟化システムは、再生剤溶液のための供給容器と、特に、サーボモータによって駆動可能な再生弁を備える軟化装置の自動再生手段とを有し、制御ターミナルは、自動再生手段に接続されることを特徴とする。この水軟化システムは、軟化装置の自動再生を行うこともできる。供給容器及び軟化装置の自動再生手段は、軟化装置筐体の中又は外に配設可能であり、これらは、通常、制御ユニット筐体の外部に配設される。サーボモータの代替として、インペラ駆動が、例えばまた再生弁に設けられ得る。

本発明は最後に、また、本発明の水軟化システムの使用方法を含み、軟化装置はそれ自体の混合手段を有し、軟化装置が完全に軟化された水のみを提供するように軟化装置の別個の混合手段が停止する。本発明の制御ユニットは、現在の使用範囲内にある混合の制御の全てを継承する。軟化装置の別個の（装置内部の）混合手段は橋絡される。別個の混合手段は、典型的に調整可能でないか、手動でのみ調整可能であるか、又は本発明の制御ユニットの混合手段より低い精度でのみ調整可能である。

本発明のさらなる利点は、説明及び図面から導き出され得る。上記及び下記の特徴は、個別に又は任意の組み合わせで集合的に使用され得る。図示され説明される実施の形態は、網羅的な列挙として理解されるべきではなく、本発明を説明する例示的な特徴を有するものである。

未処理水の領域に導電率センサを有する本発明の制御ユニットを備える本発明の水軟化システムの概略図である。 混合水の領域にイオン選択性電極を有する本発明の制御ユニットを備える本発明の水軟化システムの概略図である。

本発明は、図面に示され、実施の形態を参照してさらに詳細に説明される。

図１は、軟化装置２に接続された本発明の制御ユニット１の概略図を示す。制御ユニット１及び軟化装置２は、協働して実質的に１つの本発明の水軟化システムを形成する。なお、軟化装置２は、制御ユニット１と比べてかなり縮小して示されている。

制御ユニット１は、それ自体の制御ユニット筐体３を有し、その上又は中には、制御ユニット１の全ての重要な構成要素が配設される。第１入口４、第２出口５、第２入口６及び第１出口７が、制御ユニット筐体３の外壁に形成される。これらの接続部は、外から接近可能であり、規格化されたフランジを備えている。

軟化装置２は、第２入口６及び第２出口５に連結される。図示の実施の形態では、これはイオン交換樹脂を有し、別個の軟化装置筐体２ａを有する。軟化装置筐体２ａは、制御ユニット筐体３の凹部の中へ部分的に突出する。しかしながら、軟化装置２は、制御ユニット筐体３の外壁によって囲まれる空間の完全に外に配設される。軟化装置２は、イオン交換樹脂によって第２出口５を介して入る未処理水を完全に軟化し、それを軟水として第２入口６に供給する。（再生工程を除いて）軟化装置２を介して流れる全ての水がイオン交換樹脂によって完全に軟化されるように、軟化装置２に一体化され、手動でのみ調整可能である別個の混合手段（詳細には図示せず）が、そのバイパス管路を完全に閉じることによって停止される。

第１入口４は、地域の給水手段（この場合は飲料水網）に接続される。全体的な未処理水の流れＶ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}が、第１入口４を介して制御ユニット１に流れる。第１入口４に続く管路部分４ａは分岐点８に至る。ここで、未処理水の流れＶ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}は、管路部分５ａを介して第２出口５へと流れる第１の部分流と、バイパス管路９を介して流れて、Ｖ（ｔ）_{ｂｙｐａｓｓｒａｗ}又はＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}とも称される第２の部分流とに分割される。バイパス管路９は、分岐点８から結合点１０まで通じる。さらなる管路部分６ａがまた、第２入口６から結合点１０まで通じる。軟化装置２によって次に軟化される第１の部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}と、バイパス管路からの第２の未処理水の部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}とが結合点１０で合わされて混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}を形成する。管路部分７ａは、最終的に、結合点１０から第１出口７に通じる。第１出口７には下流の水設備（詳細には図示せず）が連結される。

この理由のために、管路部分４ａ及び５ａ及びバイパス管路９は、未処理水（未処理水の領域）を含み、さらに、管路部分６ａは、軟水（軟水の領域）を含み、管路部分７ａは、混合水（混合水の領域）を含むことに留意されたい。

図示の実施の形態では、制御ユニット１は、未処理水の管路部分４ａに電子制御手段１１に測定信号を発するセンサ、すなわち導電率センサ１６を有する。測定信号は、制御手段１１において未処理水の硬度ＷＨ_ｒａｗに変換される。この値から、及び制御手段１１でプログラムされる混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}の水硬度の所望の値に基づいて、所望の値に対応する混合水の水硬度をもたらす２つの部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}とＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}との間の所望の比が判定される。所望の値が例えば８°ｄＨ（ｄＨ＝ドイツ硬度）であり、未処理水の硬度が１６°ｄＨであるとき、第１部分流（０°ｄＨであると仮定される水硬度）と第２部分流（未処理水の硬度に対応する水硬度）との間の所望の比１：１が得られる。

第１流量計１２が、制御ユニット１に瞬間的に流れる全体的な未処理水の流れＶ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}を判定すべく管路部分４ａにさらに配設される。バイパス管路９は、さらに、瞬間的な第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を判定する第２流量計１３を有する。両方の流量計は、電子制御手段１１にその測定結果を渡す。制御手段１１は、流量計１２及び１３における瞬間的な流れの値から、Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}＝Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}に起因する（後述するすすぎ流れを除く）瞬間的な第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}を間接的に判定する。

制御手段１１は、次に、部分的な流れの所望の比が目下保持されているか否か、間接的に判定された第１部分流及び直接的に判定された第２部分流によって確認することができる。保持されていない場合、制御手段１１は、バイパス管路９の弁１５の調整位置の変更を起動して、サーボモータによる第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}の変更を起動し得る。これはまた、混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}の第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}と第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}との間の比を変える。弁１５の調整位置は、例えばＰＤ又はＰＩＤ調節等の従来の方法を使用して、正しい値へと迅速に調整可能であり、この値は、部分流の所望の比、ひいては所望の混合水の硬度を与える。

瞬間的な未処理水の硬度ＷＨ_ｒａｗは、本発明の制御手段１１において常に判定され、これに応じて部分流の瞬間的な所望の比が調整される。弁１５の調整位置もまた、瞬間的な各部分流の間の実際の比が瞬間的な所望の比に対応すると共に、混合水の流れの予め決められた所望の水硬度が常に保持されるように常に再調整される。

図示の実施の形態では、混合水を含む管路部分７ａは、さらに、硬度成分のカルシウム及びマグネシウムの濃度を直接判定する測定手段１７を有する。この場合、測定手段は、混合水の硬度の追加の制御のために設けられ、これに応じて電子制御手段１１にその測定値を対応して渡し、電子制御手段１１は、これらの測定結果に基づいてサーボモータ１４によって調整可能である弁１５の形態の自動調整可能な混合手段を必要に応じて再調整する。

さらに、第１入口４の直接下流の管路部分４ａに、サーボモータ１９を介して制御手段１１によって自動作動可能な止弁１８が設けられている。漏れが判定又は伝達されたとき、制御手段１１は止弁を閉じる。図示の実施の形態では、制御手段１１は、次いで、特に、流量計１２に異常な流れの状態、例えば、それぞれの場合において漏れの徴候である非常に大きい流れ又は小さいが一定の流れを検出する。

本発明の実施の形態に係る水軟化システムはまた、軟化装置２のイオン交換樹脂を再生させる再生剤溶液２３ａを有する供給容器２３と、自動再生手段とを有する。この場合の軟化装置２は、場合によって起動され得る再生機能を有し、この間には、特に、供給容器２３への再生弁２４がサーボモータ２５によって開閉される。

制御ユニット１の制御ユニット筐体３の外壁の上には、制御手段１１から再生起動信号（制御パルス）を受信することができる制御出力部２２が設けられている。本発明によれば、制御出力部２２は、軟化装置２の（手動）再生起動に関連する。軟化装置２の容量がプログラムされているとき、流量計１２，１３及び容量センサ１６の測定結果から軟化装置２の容量の消費を知見している制御手段１１は、こうして、イオン交換樹脂の消耗の前に適切な時期に再生起動し得る。必要に応じて、再生起動し（これによって軟化装置２の全容量を確立し）、混合水の硬度成分の含有量が再び上昇する（測定手段１７によって判定される硬度突破）まで使用された容量を判定することによって、制御手段１１それ自体が、本発明に係る軟化装置２の容量を経験的に判定することができる。

制御ユニット１は、制御ユニット筐体３の外壁３に第３流量計２１のための測定入力部２０をさらに有する。第３流量計２１は、制御ユニット１の外に置かれ、第２出口５を介して軟化装置２へと流れる未処理水から元々分岐する軟化装置２の再生時に生成されるすすぎ水の流れＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}（Ｖ（ｔ）_{ｒｉｎｓｅ}とも略称される）を判定する。制御手段１１の第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}の間接的な判定において、この流れはまた、Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}＝Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}に従って考えられる。

図２は、図１と同様の本発明の実施の形態に係る水軟化システムを示す。図１の実施の形態からの実質的な相違点のみが以下に説明される。

図２に示される水軟化システムの制御ユニット１ａは、（第１入口４と分岐点８との間の）管路部分４ａに導電率センサを有さないが、その代わりに、イオン選択性電極１６ａが、混合水の領域（結合点１０と第１出口７との間）の管路部分７ａに配置される。図１の実施の形態に設けられている追加の測定手段２０は、図２の実施の形態には設けられない。

図２の電子制御手段１１ａは、軟化装置２から第２入口６を介して制御ユニット１ａへと流れる第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}を、第１流量計１２によって判定される全体的な未処理水の流れＶ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}と、第２流量計１３によって判定されるバイパス管路９内の第２の未処理水を含む部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}とによって間接的な方式で判定する。イオン選択性電極１６ａによって判定された混合水の硬度は、制御手段１，１ａに貯蔵されている混合水の硬度の所望の値と直接比較され、この場合に、サーボモータ１４によって調整可能である弁１５の形態の自動調整可能な混合手段が再調整される。この実施の形態では、流量計１２，１３は、混合手段の調整位置の再調整には必要ない（したがって、流量計１２，１３はまた、代替実施の形態では省略可能である）。所望の混合水の硬度は、（流量計１２，１３によって判定される）軟化された部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}の激しく上昇する部分によってのみ保持可能であり、これは、制御手段１，１ａを再生起動させる軟化装置２の完全な消耗が差し迫っていることの徴候である。

混合水の水硬度の直接判定では、軟化装置２内の別個の混合手段は、必ずしも停止される必要はないが、例えば固定された装置内部の混合比をもたらし得ることに留意されたい。この場合、制御ユニット１ａの混合水に所望されるように、軟化装置２は硬度のより低い水をもたらすはずである。

本発明の制御ユニット１，１ａは、軟化装置２とは独立して構成され、したがって、特に、送水管に予め直列に連結されている既存の軟化装置２に対して、容易に改造が可能である。この目的のために、制御ユニット１，１ａは軟化装置２と送水管との間に接続（据付け）される。制御ユニット１，１ａ自体は、自動混合のための全ての機能、特に、水の硬度判定、流量測定及び混合手段の調整、並びに、好ましくは再生の自動的な起動を提供し、したがって、制御ユニットは普遍的に使用可能である。

１，１ａ 制御ユニット
２ 軟化装置
３ 制御ユニット筐体
４ 第１入口
５ 第２出口
６ 第２入口
７ 第１出口
１１ 電子制御手段
１２ 第１流量計
１３ 第２流量計
１５ 弁
１６ 容量センサ
２１ 第３流量計

Claims (15)

1. 未処理水用の第１入口（４）と、
   混合水用の第１出口（７）と、
   前記未処理水の水硬度ＷＨ_ｒａｗ又は前記混合水の水硬度ＷＨ_{ｂｌｅｎｄ}を判定するセンサと、
   前記第１入口（４）から未処理水が供給される第２出口（５）と、
   前記第１出口（７）に供給がなされる第２入口（６）と、
   前記第２出口（５）及び前記第２入口（６）に対して平行に案内されるバイパス管路（９）と、
   前記第２入口（６）の第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及び前記バイパス管路（９）の第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を混合して混合水の流れＶ（ｔ） _{ｂｌｅｎｄ} とするように自動調整可能な混合手段と、
   前記混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}の水硬度が所定の所望値に調整されるように、判定された水硬度ＷＨ_ｒａｗ又はＷＨ_{ｂｌｅｎｄ}によって、前記混合手段の調整位置を再調整するように構成された電子制御手段（１１，１１ａ）とを備える軟化装置（２）用の制御ユニット（１，１ａ）において、
   前記制御ユニット（１，１ａ）は、前記軟化装置（２）用の外部制御ユニット（１，１ａ）の形態に構成され、外側に前記第１入口（４）、前記第１出口（７）、前記第２出口（５）及び前記第２入口（６）を備える制御ユニット筐体（３）を有し、前記制御ユニット筐体（３）は、前記センサ、前記バイパス管路（９）、前記混合手段及び前記電子制御手段（１１，１１ａ）を含むことを特徴とする制御ユニット（１，１ａ）。
2. 前記センサは、導電率センサ（１６）として構成されることを特徴とする請求項１記載の制御ユニット（１，１ａ）。
3. 前記センサは、前記未処理水の硬度を判定すべく前記制御ユニット（１，１ａ）の未処理水の領域に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の制御ユニット（１，１ａ）。
4. 前記制御ユニット（１，１ａ）は、前記部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を直接的又は間接的に判定する少なくとも２つの流量計（１２，１３）をさらに備え、前記電子制御手段（１１，１１ａ）は、判定された部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}及びＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}に基づいて前記混合手段の調整位置を再調整するように構成され、前記制御ユニット筐体（３）はまた、前記少なくとも２つの流量計（１２，１３）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御ユニット（１，１ａ）。
5. 前記少なくとも２つの流量計（１２，１３）の１つである第１流量計（１２）が、全体的な未処理水の流入量Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}を判定すべく前記第１入口（４）と前記バイパス管路（９）の分岐点（８）との間に配置され、前記少なくとも２つの流量計（１２，１３）の１つである第２流量計（１３）が、前記第２部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}を判定すべく前記バイパス管路（９）に配置されることを特徴とする請求項４記載の制御ユニット（１，１ａ）。
6. 前記制御ユニット（１，１ａ）は、前記電子制御手段（１１，１１ａ）のためにすすぎ水の流れＶ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}を判定し得る第３流量計（２１）のための測定値入力部（２０）を有し、前記電子制御手段（１１，１１ａ）は、方程式Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}＝Ｖ（ｔ）_{ｒａｗａｌｌ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ２ｒａｗ}−Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ３ｒｉｎｓｅ}に従って、前記第１部分流Ｖ（ｔ）_{ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ}を判定するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の制御ユニット（１，１ａ）。
7. 前記センサに加えて、測定手段（１７）が、前記混合水の流れＶ（ｔ）_{ｂｌｅｎｄ}中の硬度成分カルシウム及びマグネシウムの濃度Ｃ_{ｈａｒｄｎｅｓｓｂｌｅｎｄ}を判定すべく混合水の領域に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御ユニット（１，１ａ）。
8. 前記測定手段（１７）は、硬度成分の滴定による判定のための滴定器として構成され、又は前記測定手段（１７）は、イオン選択性センサを備えることを特徴とする請求項７記載の制御ユニット（１，１ａ）。
9. 自動作動可能な止弁（１８）が前記第１入口（４）の直接下流に配設され、前記電子制御手段（１１，１１ａ）は、漏れが起こった場合に前記止弁（１８）を自動的に閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御ユニット（１，１ａ）。
10. 前記制御ユニット（１，１ａ）は、前記軟化装置（２）の再生起動する制御ターミナル（２２）を有し、前記電子制御手段（１１，１１ａ）は、前回起動された再生以降に行われた軟水の回収量及び当該軟水の回収量に関連して規定された１つ又は複数の未処理水の硬度に従って前記軟化装置（２）の残存する容量を判定し、前記軟化装置（２）の残存する容量が消耗した場合には、再生起動するように前記制御ターミナル（２２）に制御パルスを自動的に出すように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の制御ユニット（１，１ａ）。
11. 前記センサは、前記未処理水の導電率Ｌ_ｒａｗを測定する導電率センサ（１６）として構成され、前記電子制御手段（１１，１１ａ）は、第１の較正特性（Ｆ１）によって、前記測定された導電率Ｌ_ｒａｗから再生起動を制御するのに使用される前記未処理水の全体的な硬度Ｉを導くと共に、第２の較正特性（Ｆ２）によって、前記測定された導電率Ｌ_ｒａｗから前記混合手段を制御するために使用される前記未処理水の全体的な硬度ＩＩを導くように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の制御ユニット（１，１ａ）。
12. 軟化装置筐体（２ａ）を有する軟化装置（２）と、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の外部制御ユニット（１，１ａ）とを備える水軟化システムであって、前記制御ユニット（１，１ａ）は、前記軟化装置筐体（２ａ）の外部に配設され、前記軟化装置（２）は、前記制御ユニット（１，１ａ）の第２出口（５）及び第２入口（６）において前記制御ユニット筐体（３）の外側に連結される水軟化システム。
13. 前記水軟化システムは、再生剤溶液（２３ａ）のための供給容器（２３）と、前記軟化装置の自動再生手段とを有し、制御ターミナル（２２）は、前記自動再生手段に接続されることを特徴とし、請求項１０又は１１に記載の制御ユニット（１，１ａ）を備える請求項１２記載の水軟化システム。
14. 前記軟化装置の自動再生手段はサーボモータ（２５）によって駆動可能な再生弁（２４）を備える請求項１３記載の水軟化システム。
15. 前記軟化装置（２）は、前記軟化装置（２）自体の混合手段を有し、前記軟化装置（２）が完全に軟化された水のみを提供するように前記軟化装置（２）の別個の混合手段が停止する請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の水軟化システムの使用方法。

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