JP7349442B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

多くの個人や組織にとって、水質は依然として関心事となっている。たとえば、自治体は水質基準を満たすことに挑戦することが多い。さらに、一部の個人は市町村の給水に頼らず、井戸水又は何らかの他の水源を使用しており、これらの個人は水源からの水のさらなる浄化を望むことがある。加えて、多くの人は、確立された（例えば、政府が指定した）水質基準を超える給水を好むものである。

したがって、一部の個人又は組織は、多くの状況において、建物又はエリアに供給される水をさらに浄化することが望ましいと感じることがある。建物への給水の入口地点又はその近くに配置され得る水処理システムの必要性が存在する。既存のシステムは扱いづらく、フットプリントが大きく、精製水の回収効率が悪い。加えて、これらのシステムは、建物の所有者又は占有者などの未経験のユーザによって使用、組み立て、及び監視されることが容易である必要性も存在する。

本開示は、組み立て及び監視が容易な水処理システムに関する。本開示は、給水の入口地点で建物内に収まるが、精製水のための高容量を保持し得るシステムに関する。

一側面からの本開示による水処理システムの一例の図を示す。 別側面からの本開示による水処理システムの図を示す。 システム内部を示すためにシステムの一部を切り離した、本開示による水処理システムの図を示す。 別側面からの本開示による水処理システムの図を示す。 別側面からの本開示による水処理システムの図を示す。 上方からの本開示による水処理システムの図を示す。 頂部からの本開示による水処理システムの図を示す。 本開示による水処理システムの分解図を示す。 本開示による濾過カセットを示す。 本開示によるアダプタを示す。 本開示によるマニホールドの図を示す。 本開示による逆浸透カセットの図を示す。 組み立て及び分解状態の本開示の水処理システムのフレームを示す。 本開示による頂部マニホールドの例の図を示す。 本開示による底部マニホールドの例の図を示す。 本開示による頂部マニホールドのさらなる例の図を示す。 本開示による底部マニホールドの例の図を示す。 本開示によるアダプタの例の図を示す。 本開示によるバイパスユニットの例の図を示す。 本開示によるコンビネーション弁の例の図を示す。 本開示によるシステムの概略図を示す。 フラッシュ動作中の図２０のシステムの概略図を示す。 システムの内部を示すために逆浸透ユニットが取り外された、本開示による水処理システムの斜視図を示す。 システムの内部を示すために逆浸透ユニットが取り外された、本開示による水処理システムの側面図を示す。 本開示による透過フラッシュ弁アセンブリの異なる図を示す。 本開示による透過フラッシュ弁の断面図を示す。 本開示によるシステムをフラッシュする手順を例示する概略を示す。

本明細書に記載のシステム及び方法は、それらの用途において、説明に明示されるか、又は図面に例示される構造の詳細及び構成要素の配置に限定されない。本開示は、他の開示、及び様々な方法で実施される、又は実行されることが可能である。また、明細書で使用される語法及び専門用語は、説明の目的のためであり、制限とみなされるべきではない。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」の使用及びその変形は、その後に列挙される項目、その均等、及び追加の項目、並びにその後に列挙される項目のみからなる代替例を包含することを意図する。

これらの例示的な態様及び実施形態の他の態様、実施形態、ならびに利点を、以下に詳細に説明する。この説明は、特許請求の範囲の態様及び実施例の性質及び特徴を理解するための概要又はフレームワークを提供することを意図する。添付の図は、様々な態様及び実施形態の例示及びさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、この明細書の一部を構成する。図面は、本明細書とともに、記載され、特許請求の範囲の態様及び実施形態を説明する役割を果たす。

本開示は、水の純度を高めるために使用され得るシステムに関する。本開示によれば、システムは、システムに入力又は流される入力又は供給水試料中の不純物又は望ましくない物質の濃度を低下させる。すなわち、本開示の水処理システムは、入力又は供給試料中のこれらの不純物の濃度と比較して、溶解、懸濁、微粒子、又は非溶解不純物の濃度が低下した出力水を生成し得る。好ましい例では、本開示のシステムは、入力水の総溶解固形分（ＴＤＳ）を低減し得る。本開示のシステムは、微粒子が様々なサイズ又は形状を有し得る、非溶解性物質などの微粒子を低減し得る。システムは、入力水に溶解した分子の濃度を低下させ得る。本開示のシステムは、荷電又は非荷電分子、イオン、有機又は無機化合物の濃度を低下させ得る。

本開示のシステムは、特定の水処理状況に対処するようにカスタマイズされ得る。例えば、限定するものではないが、さらなる構成要素を追加して、システムから除去された可溶性又は不溶性成分をさらに低減して、溶解又は非溶解物質のいずれかなどのいくつかの不純物又は望ましくない物質の量を多かれ少なかれ有し得る入力水が存在する状況に対処し得る。好ましい例では、本開示のシステムを使用して、住宅又は商業用建物に送達される水を処理し得る。すなわち、システムは、建物への給水の入口地点又はその近くに配置され得る。好ましい例では、本開示のシステムは、個人用住宅での使用に適合する。個人用住宅への給水は、市町村その他の公共の給水からのものであり得る。他の例では、水は、例えば、井戸と水源とし得る。

特に好ましい例では、水処理システムは、単一の家族用住居の給水に接続されている。本開示のシステムはまた、複数のオフィス用建物を含む商業用建物に供給される水を精製するために使用され得る。システムは、特定の状況に対応するようにスケーリングされ得る。例えば、２つ以上のユニットが、要件に応じて、複数の住宅用建物又は商業施設で使用され得るより大きな容量を提供するために連結され得る。一般に、給水源は、本開示の水処理システムに対して制限されない。

本開示の水処理システムは、ハイドロニューマティック貯蔵タンクに接続されてもよく、出力された精製水がそのタンク内に貯蔵される。ハイドロニューマティックタンクでは、水は圧力下で貯蔵される。一般に、空気はタンク内に導入され、空気がタンクから水が流出するように圧力を加えるか、又は空気圧が下がってタンクを満たすことができる。本開示によれば、ハイドロニューマティックタンクは、ブラダ又はダイヤフラムを含んでもよく、水がブラダ又はダイヤフラムに流入し、ブラダ又はダイヤフラム内に貯蔵され得る。ブラダ又はダイヤフラムは、タンク内に含まれる空気から圧力下にあり得る。このようにして、水は、住居などの建物内で使用するために水源に供給又は送達され得る。他の例では、圧力下の水を使用して、システムを綺麗な水でフラッシュし得る。他の例では、水は、非加圧タンク内に貯蔵され得る。好ましい例では、タンクは、約２０～約３００ガロン、約５０～約２００ガロン、又は約５０～１００ガロンを含有し得る。

好ましい例では、本開示システムの水処理システムは、標準的な電源コンセントを使用することができる。例えば、水システムは、標準の１１０ボルト、１５アンペアのコンセントを使用し得る。これら及び他の例において、水処理システムは、約２５００ワット未満、約２０００ワット未満、約１５００ワット未満、又は約１０００ワット未満を使用して動作し得る。

本開示のシステムは、小さなフットプリントを有し得るか、又は比較的軽量であり得る。システムは、自己完結型であり得る。本開示のシステムは、素人でも容易に組み立てられ得る。システムは、比較的限定された空間内に組み立てられ得る。本開示のシステムは、モジュラーユニットを使用して組み立てられてもよく、モジュラーユニットは、水処理システムの１つ以上の構成要素を含み得る。モジュラーユニットを取り外し、交換モジュラーユニットを挿入し得る。水処理システムは、組み立てやすいフレームを有し得る。

水処理システムの寸法は、特定の状況に適合するようにカスタマイズされ得る。同様に、システムの重量は使用される構成要素に応じて変化する。本開示のシステムは、約１００ポンド～約２５０ポンド、約１００ポンド～約２００ポンド、又は約１００ポンド～約１５０ポンドの総重量を有し得る。好ましい例において、本開示のシステムは、約１１０～約１６０ポンドの重量である。例えば、本開示による好ましい例は、約１４０ポンドの重量である。本開示の別の好ましい例は、約１２４ポンドの重量である。

好ましい例では、本開示のシステムは、長さが約１５～４０インチ、幅が約１５～約４０インチ、高さが約２５～約６０インチであり得る。好ましい例では、システムは、長さ約１９インチ、幅約２２インチ、及び高さ約４９インチであり得る。他の例では、寸法は、追加された構成要素に応じて変化し得る。

住宅で使用される水処理システムは、住宅に必要なすべての水を提供し得る。例えば、水処理システムは、最大２０ガロンの精製水を提供し得るか、又は毎分最大約１５ガロンの精製水、毎分最大約１０ガロンの精製水、毎分最大約７ガロンの精製水、若しくは毎分最大約５ガロンの精製水を提供し得る。他の例では、本開示のシステムは、建物の総給水の一部分を提供し得る。

本開示の水処理システムは、一般に、濾過ユニット及び逆浸透カートリッジの組み合わせを有する。好ましい例では、水処理システムは、少なくとも１つの濾過ユニット及び少なくとも１つの逆浸透カートリッジを有する。例えば、限定されないが、少なくとも１つの濾過ユニットは、０．１ミクロンの中空フィルタ、５ミクロンのフィルタ、１０ミクロンのフィルタ、若しくはカーボンフィルタ、又はこれらのフィルタの組み合わせであり得る。

好ましい例では、２つ以上の濾過ユニットは、１つの濾過カセットに連結又は統合され得る。好ましい例では、濾過ユニットのカセットへの統合は、漏れ経路の数を低減し得る。結果として、システムの効率は、例えば、システムによって処理及び出力される水の体積に関して改善され得る。

本開示の水処理システムはまた、水の純度が逆浸透のプロセスによって向上する、少なくとも１つの逆浸透カートリッジを含む。水処理システムは、１つの逆浸透カートリッジ、２つの逆浸透カートリッジ、３つの逆浸透カートリッジ、４つの逆浸透カートリッジ、５つの逆浸透カートリッジ、６つの逆浸透カートリッジ、又は６つより多いカートリッジを有し得る。カセットは、１つの逆浸透カートリッジを有してもよく、２つの逆浸透カートリッジを有してもよく、３つの逆浸透カートリッジを有してもよく、４つの浸透カートリッジを有してもよく、又は４つより多いカートリッジを有してもよい。好ましい例において、システムは、連結した逆浸透カートリッジのカセットを使用する。システムは、１つのカセット、又は２つのカセット、又は２つより多いカセットを使用し得る。

表１は、水の浄化に関する本開示の逆浸透カートリッジの特性を例示し、排除率は、選択された汚染物質の除去量を指す。表１は、浸透の特性、逆浸透プロセスによって精製された水画分を指す。逆浸透プロセスはまた、濃縮水画分を生成する。

本開示の水処理システムを使用して、一般的に原水の純度を改善し得る。例えば、システムは、可溶性鉛及び微粒子鉛を除去し得る。好ましい例では、１つ以上の構成要素は、最大３０ｐｐｍの鉛を除去するか、最大２０ｐｐｍの鉛を除去するか、又は最大１０ｐｐｍの鉛を除去し得る。

本開示のシステムは、入力供給水の約５％～約９０％、約１０％～約８０％又は約１０％～約５０％を精製水として、回収又は出力し得る。いくつかの好ましい例では、システムは、供給水の最大８０％の供給水を精製水として回収し得る。

本開示による例では、逆浸透ユニットは、カセットに組み立てられたときに平行又は直列になっている。好ましい例において、逆浸透カートリッジは平行になっている。

本開示によれば、水処理システムは、フレーム、少なくとも１つの濾過ユニット、少なくとも１つの逆浸透カートリッジ、少なくとも１つのポンプ、及び少なくとも１つのバイパスユニットを含む。さらなる例では、システムは、システムをフラッシュするための少なくとも１つのフラッシュ弁をさらに含み得る。システムは、センサをさらに含んでもよく、又は排水部をさらに含み得る。本開示のシステムは、少なくとも１つのマニホールドを含み得る。好ましい例では、システムは２つのマニホールドを有する。好ましい例では、マニホールドは単一の部品である。本開示のシステムはまた、ステータス追跡方法を含み得る。好ましい例では、本開示のシステムは、例えば、サービス中にシステムから水を排出するために使用される１つ以上の排水部を含む。本開示によれば、少なくとも１つの排水弁は、フレーム上に位置し得る。好ましい例では、排水弁は、排水弁を保護する保護リップを含み得る。

実施例１
以下、本開示の水処理システムの好ましい例を記載する。この例では、水処理システムは、住宅用又は商業用建物内に配置され、外部給水がシステムを通って流れるように、水処理システムは建物の給水に接続されている。すなわち、水処理システムは、建物への水の入口地点又はその近くに配置され得る。例えば、システムは、家庭の給水に接続され得る。住宅用又は商業用建物は、井戸から水を受けてもよく、市町村の給水から水を受けてもよく、又は別の供給源から水を受けてもよい。

図１～８は、この実施例により組み立てられた水処理システム１０の異なる図を示す。図３は、システムの内部を示すためにシステムの一部分が切り離された図を示す。システムは、フレーム１１、濾過カートリッジ１２、１３の逆浸透カートリッジ３１、３２、３３、マニホールド１６、及びポンプ２０を含む。システムはまた、カバー２２を含む。逆浸透カートリッジが一緒に保持されて、膜支持体２４によってカセットを形成する。

この例では、システムは、組み立て時に、幅約１８インチ幅、長さ約２２インチ、高さ５３インチ、及び約１６０ポンドであってもよい。

この例によれば、システムのためのフレーム１１は、上部支持体４１、中間支持体４６、側部支持体４２、４５、及び底部支持体４７のわずか５つの部分を使用して組み立てられ得る。

この例によれば、水処理システムは、２つのカセットを有する。第１のカセットは、２つの連結濾過ユニット１２、１３を含む。２つの濾過ユニットは、アダプタ２６によって連結される。カバー２２も存在する。この例では、供給水は、第１の濾過ユニット１２（例えば、１０ミクロンのフィルタを用いて）に供給され、次いで、アダプタを通過して第２の濾過ユニット１３（例えば、カーボンフィルタを用いて）に向かう。図９ａは、２つの濾過ユニット１２、１３がアダプタ２６によって連結された分離した濾過カセットを示す。図９ｂは、分離したアダプタを単独で示す。画面５０は、システムの動作パラメータを更新することによってアプリケーションのステータスを示し得る。

この例では、図１～８に示すように、第２のカセットは、３つの逆浸透カートリッジ３１、３２、３３を含み得る。濾過ユニット１２、１３を通過した給水は、次いで逆浸透カートリッジに流すか、又は通過させる。この例では、逆浸透カートリッジは、水がカートリッジを平行して流れるように連結されている。３つのカートリッジ３１、３２、３３は、頂部マニホールド１６及び底部マニホールド１７によって流体接続されている。各マニホールドは２つのチャネルを有する。好ましい例では、各チャネルの内径は、約０．３インチ～約２．０インチ、約０．５～約１．５インチ、又は約０．５インチ～約１．０インチである。好ましい例では、各チャネルの内径は、約０．７インチである。

好ましい例によれば、入力水は、１つのチャネルを通して底部マニホールドを通して流入し得る。膜を通過した後、透過水は、底部マニホールド内の第２のチャネルを通る圧力によって強制的に下方にされ得る。濃縮物画分は、上部マニホールドのチャネルを通過する。濃縮物は、廃棄部に送られるか、又はシステムを通じてリサイクルされ得る。好ましい例では、システムが整備される必要があるときに、カセットを取り外し、新しいカセットと交換し得る。

図はまた、フレーム１１（項目４１、４２、４５、４６、４７）の構成要素を示す。ポンプ２０も存在する。画面５０は存在し、システムの状態を示すために使用される。チューブ５３、６２が示される。プレート６０は、ポンプ２０に取り付けられる。圧力解放弁６３、６４を示す。

図１０ａは、逆浸透カートリッジをリンクするために使用するワンピースマニホールドのより近い図を示す。この例では、マニホールドは、プラスチックから形成されている。マニホールドの設計は、逆浸透カートリッジを密接に一緒に取り付けることを可能にし、それによって逆浸透カートリッジのよりコンパクトなパッキングを可能にする。マニホールドは、透過物及び濃縮物の各々について別個のチャネル５１、５２を有することによって、各ユニットからの透過物及び濃縮物の両方の流れを収容し得る。マニホールドは、すべての逆浸透カートリッジを連結する単一ピースである。このデバイスを使用することで、漏れ経路は最小限にされる。流れ制限も最小限にされる。図１０ｂは、断面における逆浸透カセットの頂部を示し、頂部マニホールド１６及びエンドキャップ３７を示し、エンドキャップは、マニホールド１６を逆浸透カートリッジに固定する。

例の変形例では、図１１ｂに示すように、２つの逆浸透カセットは、示されるように一緒に結合されてもよく、それによって、水処理システムの一部として逆浸透構成要素の６つのカートリッジを有するマルチカセットを形成する。図１１ａには、３つのカートリッジのうちの単一カセットが示されている。逆浸透カセットは、マニホールド１６、１７、膜支持体２４を含む。

実施例２
図１１ｃ～１１ｋは、本開示による、逆浸透カセットのさらなる例を示す。図１１ｃは、３つの逆浸透ユニット１５２を有するカセット１５０を示す。膜ブラケット１５６及び１５８は、逆浸透ユニットを一緒に保持する。頂部マニホールド１５４及び底部マニホールド１５５を示す。

図１１ｄは、２つの逆浸透カセットを示し、各々、一緒に連結された３つの逆浸透ユニットを有する。逆浸透マルチカセット２５０は、６つの逆浸透ユニット２５２、２つの頂部膜ブラケット２５６、及び２つの底部膜ブラケットを含む。頂部マニホールド２５４及び底部マニホールド２５５を示す。

図１１ｅは、２つの逆浸透ユニット３５２を有するカセット３５０を示す。膜ブラケット３５６及び３５８は、逆浸透ユニットを一緒に保持する。頂部マニホールド３５４及び底部マニホールド３５５を示す。

図１１ｆ～１１ｈは、逆浸透カセットを通して３つの垂直断面を示す。図１１ｆは、各ユニットの濃縮側のカセットを通る断面を示す。カセット４５０は、３つの逆浸透ユニット４５２、及び膜ブラケット４５６、４５８を有する。頂部マニホールド４５４及び底部マニホールド４５８。頂部エンドキャップ４５７及び底部エンドキャップ４５９の断面を示す。ユニット４６１の内部を示す。図１１ｇは、同じカセットを通るセクションを示すが、セクションがカセットの中心に向かって示される。透過経路４６３が示され、カートリッジの濃縮側が示される４６４。図１１ｈは、逆浸透ユニットの透過（清浄水）側を通る断面を示す。

この例及び他の好ましい例では、水は、底部マニホールド４５５の第１のチャネルを通って濃縮側４６４上の逆浸透カートリッジ内に上向きに各逆浸透ユニット内に流される。水画分が膜を通過して透過経路４６３に向かう。浸透画分は、カートリッジ内の圧力差の結果として、底部マニホールドの第２のチャネルに流される。これらの例では、濃縮画分は、頂部マニホールドのチャネルを通って流れ得る。他の例では、水が頂部マニホールドを通って流れ、濃縮物及び透過物の流れがそれぞれ底部マニホールド及び頂部マニホールドを通って生じるように、入力水の流れが逆にされてもよい。

図１１ｉは、斜視図中の逆浸透ユニットエンドキャップを示す。エンドキャップ５５０は、透過流及び濃縮流のための２つのチャネルをそれぞれ包含する本体５５１及び２つのチューブ５５４、５５６を有する。図１１ｊは、図１１ｉのエンドキャップの断面を示す。

図１２ａ及び１２ｂは、それぞれ、組み立てられた状態及び分解された状態のフレーム１１の例を示す。この例は、側部支持体１０４２、１０４５、上部支持体１０４１、中間支持体１０４６、及び下部支持体１０４７を含む。フレームは錆びるまたは腐食しない材料で作られている。例えば、フレームの部品は、プラスチックなどの軽量で錆びない材料で作られている。フレームの組み立ては、溶接又は同様のプロセスを必要としない。代わりに、フレームの部品は、タブを一緒にフィッテングすることによって組み立てられ得る。好ましい例では、フレームは、平らな包装を使用して、分解状態で容易に出荷され得る。

図１３は、本開示によるマニホールドの例のさらなる図を示す。図１３ａは、マニホールド５００の斜視図を示しており、マニホールドは、ユニットの頂部で３つの逆浸透カートリッジを連結するように設計されている。この例では、マニホールド５００は、単一の部品として製造される。好ましい例では、マニホールドは、軽量で頑丈な材料で構成される。好ましい例では、マニホールドはプラスチックから製造される。この例では、マニホールドは、水平な本体セクション５０４を含む。好ましい例では、水平な本体セクションは、３つの逆浸透カセットを連結するのに十分な長さである。この例では、マニホールド５００は、カセットの頂部で逆浸透カセットを連結する。マニホールドは、２つのアダプタ５０１、５０２を含む。アダプタ５０２は、ＲＯカセットからの濃縮流のための継手５１２を含む。

この例では、マニホールドの水平本体セクション５０４は、２つの別個のチューブ５０５、５０７を有し、これらは各々、この図には示されていないチャネルを含む。この例では、チューブ５０５は透過物を運ぶように設計され、チューブ５０７は濃縮物を搬送するように設計されている。各チャネル内の流体が共混合しないように、チャネルは互いに隔離されている。

図１３ａに示すように、マニホールドはまた、水平本体セクション５０４に組み込まれた３つの垂直セクション５１０を含む。３つの垂直セクションの各々は、２つのチューブ５１７、５１９を有し、各チューブは、水平本体セクションのチャネルと流体連通するチャネルを含む。チューブ５１７のチャネルは、水平本体セクション５０５のチャネルと流体連通し、透過流を含有する。チューブ５１９は、チューブ５０７と流体連通している。垂直本体セクション５１０は、逆浸透カートリッジの継手に配置される継手５１４、５１５を含む。マニホールド継手は、Ｏリング５０６を含み得る。垂直セクションはまた、マニホールドをシステムに固着するために使用され得るタブ５０８を含み得る。

図１３ｂは、図１３ａに示されるものと同様であるが、マニホールドの下から見たマニホールドを示す。マニホールド５００は、２つのチューブ５０４、５０７を有する水平な本体セクション５０５を含むタブを含む。垂直セクション５１４を示す。各垂直セクションは、流体が共混合しないように、チャネルが互いに隔離されるチャネルを含む。エンドピース５０１及び５０２も示される。

図１３ｃは、一側面から見たときの頂部マニホールドを示す。図１３ｄは、上方から見た１３ｃのマニホールドの断面を示す。マニホールド５００は、水平本体部分５０４、垂直本体部分５１０及び継手５１４を有する。アダプタ５０１及び５０２も示される。図１３ｄにおいて、チューブ５０５及び５０７を断面で示し、透過チャネル及び濃縮チャネルを示す。

図１４は、マニホールドがユニットの底部で３つの逆浸透カートリッジを連結する斜視図におけるマニホールド６００の図を示す。この例では、マニホールド６００は、単一の部品として製造される。好ましい例では、マニホールドは、軽量で頑丈な材料で構成される。好ましい例では、マニホールドはプラスチックから製造される。マニホールド６００は、水平な本体セクション６０４を含む。好ましい例において、水平な本体部分は、３つの逆浸透カートリッジを連結するのに十分な長さである。この例では、マニホールドは、カートリッジの下部で逆浸透カートリッジを連結する。マニホールドは、２つのアダプタ６０１、６０２を含む。この例では、マニホールドは、２つの別個のチューブ６０５、６０７を有し、これらは各々チャネルを含む。例えば、チューブ６０５は、透過物を搬送することができ、チューブ６０７は濃縮物を搬送することができる。各チャネル内の流体が共混合しないように、チャネルは互いに隔離されている。

この例では、マニホールドはまた、水平本体セクション６０４に統合された３つの垂直セクション６１０を含む。垂直セクション６１０の各々は、２つのチューブ６１７、６１９を有し、１つのチューブ（６１７）は、透過物を運ぶチャネルを有し、第２のチューブ（６１９）は、濃縮物を運ぶチャネルを有する。垂直本体セクションの各々は、逆浸透カートリッジの継手にスロットインする継手６１４、６１５を含む。マニホールド継手は、Ｏリング６０６を含み得る。垂直セクションはまた、マニホールドをシステムに固着するために使用され得るタブ６０８、６０９を含み得る。

図１４ｂは、図１４ａに示すものと同様のものを示すが、マニホールドの底部を見上げるように見えているマニホールドを示す。マニホールド６００はタブ６０８、６０９を含み、２つのチューブ６０４、６０７を有する水平な本体セクション６０５を含む。エンドピース６０１及び６０２も示される。

図１５ａは、マニホールドがユニットの頂部で２つの逆浸透カートリッジを連結する斜視図におけるマニホールド７００の図を示す。好ましい実施例において、水平本体セクション７０４は、２つの逆浸透カートリッジを連結するのに十分な長さである。この例では、マニホールドは、ユニットの頂部で２つの逆浸透カートリッジを連結する。マニホールドは、２つのアダプタ７０１、７０２を含む。

この例では、マニホールドはまた、水平本体セクション７０４に統合された２つの垂直セクション７１０を含む。垂直本体セクションの各々は、マニホールド継手がＯリング７０６を含み得る逆浸透カートリッジの継手にスロットインする継手７１４、７１５を含む。垂直セクションはまた、マニホールドをシステムに固着するために使用され得るタブ７０８、７０９を含み得る。

この例では、マニホールドは、それぞれチャネルを含む２つの別個のチューブ７０５、７０７を有する。各チャネル内の流体が共混合しないように、チャネルは互いに隔離されている。図１５ｂは、図１５ａに示すものと同様であるが、マニホールドの底部を見て見えたマニホールドを示す。マニホールド７００は、２つのチューブ７０５、７０７を有する水平な本体セクション７０４を含むタブを含む。垂直セクション７１４を示す。各垂直セクションは、流体が共混合しないように、チャネルが互いに隔離されるチャネルを含む。エンドピース７０１及び７０２も示される。出口７１７も示される。

図１６は、マニホールドがカートリッジの底部で２つの逆浸透カートリッジを連結する斜視図におけるマニホールドの図を示す。この例では、マニホールド８００は、単一の部品として製造される。好ましい例では、マニホールドは、軽量で頑丈な材料で構成される。好ましい例では、マニホールドはプラスチックから製造される。マニホールド８００は、水平な本体セクション８０４を含む。好ましい例では、水平本体セクションは、２つの逆浸透カートリッジを連結するのに十分な長さである。この例では、マニホールドは、ユニットの底部で逆浸透カートリッジを連結する。マニホールドは、２つのアダプタ８０１、８０２を含む。この例では、マニホールドは、２つの別個のチューブ８０５、８０７を有し、これらはそれぞれ、この図には示さないチャネルを含む。この例では、チューブ８０５は透過物を搬送するように設計され、チューブ８０７は濃縮物を搬送するように設計されている。各チャネル内の流体が共混合しないように、チャネルは互いに隔離されている。

この例では、マニホールドはまた、水平本体セクション８０４に統合された２つの垂直本体セクション８１０を含む。垂直セクション８１０の各々は、２つのチューブ８１７、８１９を有し、１つのチューブ（８１７）は、透過物を運ぶチャネルを有し、第２のチューブ（８１９）は、濃縮物を運ぶチャネルを有する。垂直本体セクションの各々は、逆浸透カートリッジの継手にスロットインする継手８１４、８１５を含む。マニホールド継手は、Ｏリング８０６を含み得る。垂直セクションはまた、マニホールドをシステムに固着するために使用され得るタブ８０８、８０９を含み得る。

図１７は、本開示のマニホールドのためのアダプタの図を示す。図１７ａは、本体８５５、ならびにポート８５１、８５２、８５３、及び８５４を含むアダプタ８５０の斜視図を示す。図１７ｂにおいて、アダプタは断面で示され、アダプタ内の内部チャネルを明らかにする。

好ましい例では、本開示のシステムは、以下のうちの少なくとも２つを含む少なくとも１つのモジュラーバイパスユニットを含む。すなわち、入口、出口、バイパス、及び流れセンサ、ＴＤＳ（総溶解固形分）、及び水圧である。これらの構成要素をモジュラーユニットに組み込むことにより、本開示のシステムの組み立てが容易になる。モジュラーユニットはまた、ユニットのサービスを容易にする。

図１８ａ～ｄは、本開示によるモジュラーユニットの一例を示す。図１８ａは、斜視図におけるユニットを示す。図１８ｂは上からのユニットを示し、図１８ｃは一側面からのユニットを示し、図１８ｄは、切断図において下からのモジュラーユニットを示す。ユニット８６０は、入口８６８の流れを監視するためのバイパス８６２、流量計８６４を含む。ユニットはまた、対応する流量計８７２を有する出口８７０を含む。ユニットは、フィルタ８８６へのチャネル、ＴＤＳセンサ８７４、及び圧力センサ８７６をさらに含む。圧力フィルタ８７８及びＴＤＳフィルタ８８０も存在する。一方向逆止弁８７３も存在する。タブ８８４を使用して、ユニットをシステムに固着し得る。パイプ８８６は、濾過及び逆浸透カートリッジから戻ってくる水を運ぶ。

本開示によれば、入力水は入口８６８に入り、パイプ８０１を通過し、流量計８６４、圧力センサ８７６、ＴＤＳセンサ８７４を通り、チャネル８６６を通って濾過カセットに向かう。濾過ユニット及び逆浸透カセットを通過した後、出力水は、チャネル８８６を通って、圧力センサ８７８及びＴＤＳセンサ８８０を通って出口８７０を通って戻る。次いで、水が貯蔵又は使用され得る。

実施例３
本開示はまた、システムをフラッシュするための構成要素及び方法も記載する。本開示によれば、システムは、システム内の表面上に存在する望ましくない物質を含む、スケール、デブリ、及びシステム内に存在する他の非溶解物質等の望ましくない固形を除去するためにフラッシュされ得る。好ましい例では、システムは、１つ以上の逆浸透カートリッジの膜上に堆積、沈殿、収集、又は付着する望ましくない物質を除去するためにフラッシュされてもよい。例えば、逆浸透中、汚染物質は、逆浸透膜の濃縮側に堆積、沈殿、収集、又は付着し得る。望ましくない物質の存在は、システムによる水の精製の効率の低下を引き起こし得るか、又は膜寿命の低下を引き起こし得る。システムのフラッシュはまた、例えば、濾過ユニット、チューブ又は継手などのシステムの他の部分から不溶性物質を除去し得る。

いくつかの実施例では、大量の水は、望ましくない物質を除去するためにシステムを通過する。いくつかの実施例では、大量の水は、高い流量でシステムを通過し得る。特に好ましい実施例では、水は、高いボリューム、高い流量、及び短いバーストでシステムを通って流れる。本開示によれば、高い流量及び高いボリュームでの短いバーストは、システムを通過する水の乱流を増加させる。この増加した乱流は、望ましくない物質の除去を容易にする。好ましい実施例では、水は、動作流量の最大２０倍、動作流量の最大１０倍、又は動作流量の最大５倍でシステム内に流される。水は、５～３０秒間続くバーストで、又は１０～３０秒間続くバーストで、バーストでフラッシュ中に流されてもよい。

本開示はまた、システムを通る水流のための異なる経路を提供するか、又はシステムを大量の水でフラッシュすることを可能にし、それによって望ましくない物質を除去するフラッシュコンビネーション弁に向けられる。本開示によれば、少なくとも１つのそのようなコンビネーション弁は、本開示のシステムの水の流路に配置され、流路を変更するために弁を作動させてもよい、例えば、逆浸透のために使用される膜上を含むシステム内の任意の場所を収集する、任意の固形デブリ、沈殿物、又は不溶性物質のシステムのフラッシュを可能にするために、流路を変更するために弁アセンブリを使用してもよい。フラッシュコンビネーション弁は、濃縮流を監視するためにシステム上に位置決めされ得る。

フラッシュコンビネーション弁９００の例を図１９に示す。図１９ａ～１９ｃは、弁の断面を示す。弁９００は、水が弁９００に入る入口９０６を含む。弁９００は、チャネルＡを含む。逆止弁９０７は、チャネルＡの端部に存在し、弁は、逆止弁シート９０８、ばね９１０、計量ジェット９１２、及びジェット位置ネジ９１６を含む。弁はまた、チャネルＢを含む。弁は、ダイヤフラム９０４を含む。弁は、頂部アクセスプラグと側面アクセスプラグが含む。弁は、水が弁９００を出る出口９１４を含む。ソレノイド９０１も存在する。

本開示によれば、弁を使用して、システム内の水流のために少なくとも２つの異なる流路を切り替え得る。一例では、図１９ａに示されるように、逆止弁は、設定値未満の水圧が逆止弁を通過するのを防ぐように設定され得る。これは、例えば、システムが使用されていないときに有利であり、それによって水を節約する。

図１９ｂに示すように、システムが使用されており、水がシステムを通してポンプされるとき、水圧は、逆止弁９０７を開放するのに十分である。図１９ｂの例では、ダイヤフラム９０４は、ソレノイド９０１の作用を通して閉鎖されたままである。水は、逆止弁を通過し、ジェット通路９１２を通過する。ジェット通路のサイズは、システムを通って出口までの水流を調整するために選択される。

本開示によれば、弁は別の水経路を提供し得る。この例によれば、ソレノイド９０１はダイヤフラム９０４を開放し、それによってチャネルＢを通る水流を可能にし得る。チャネルＡ内の水圧は、逆止弁９０７に対して設定された圧力を下回る圧力に低下し得る。その結果、水は、計量ジェットオリフィス９１２を通過しない。図１９ｄは、斜視図におけるコンビネーションフラッシュ弁の異なる外部図を示す。コンビネーションフラッシュ弁９００は、本体９２０、電気接続９２１、入口９０６、ソレノイド９０１、及び逆止弁９１０を含む。

図２０及び２１は、本開示によるシステム１００の概略である。通常の動作中（図２０）、入力水は入口１１０を通って流され、水は堆積フィルタ１１２及びカーボンフィルタ１１４を通過する。ブースターポンプ１１６は、逆浸透カートリッジ１１８、１２０、１２２への流れを増加させるために使用され得る。逆浸透中、入力水画分がカートリッジ内の膜を横切って流れ、透過物を形成する。この例及び同様の例では、膜を通過した後、透過水（矢印ヘッドを有するライン）は、さらなる精製のため又は貯蔵１２８のために逆浸透カートリッジの底部１２５から流れる。膜を横切る水の量は、カートリッジへの入力水の流量に関連する。この例によれば、濃縮水は、入力水の流れを調節し、それによってシステムによって生成される透過水の量を調節する流れ調節器又はメータ１２４を通過する（水の流路は破線／点線で示される）。

この実施例及び他の実施例によれば、システム１００は、所定の期間の後にフラッシュサイクルを実行してもよい。例えば、フラッシュサイクルは、貯蔵タンクの充填後に実施され得る。一実施例では、フラッシュサイクル中、入力水は、前述のように、入口１１０を通って入り、堆積物１１２及び炭素１１４フィルタならびに逆浸透カートリッジ１１８、１２０、１２２を通過する。フラッシュサイクル中、フラッシュソレノイド弁１２６は短時間で作動され、それによって濃縮水の流れは、流量がもはや調節されないように、流量レギュレータ１２４をバイパスする。ブースターポンプ１１６は作動したままであり、高流量の水は、短いバーストで逆浸透カートリッジ１１８、１２０、１２２を通過する（水の流路は破線／点線で示される）。この状況では、透過流はほとんど又は全くない。例えば、ソレノイドは１０秒間オンのままにし、次いで５秒間シャットダウンし、次いで１０秒間オンに戻してもよい。このサイクルは、例えば、入力水の特性に応じて、所定の回数繰り返され得る。フラッシュサイクル中の水のバーストは、システム内の任意の望ましくない非溶解物質を除去する。

実施例４
別の例では、本開示によるシステムは、フラッシュに使用される水が入力水又は濃縮水よりも不純物の濃度が低い高乱流フラッシュを受ける。例えば、システムは、透過水を使用してフラッシュされ得る。すなわち、システムの通常動作中にシステムを通過した水を使用してシステムをフラッシュし、システムの通常動作は、入力水を処理することである。

この実施例によれば、透過水は、デブリ、堆積物、スケール、沈殿物、又はそれ以外の逆浸透膜などのシステムの表面上に収集された非溶解物質を含む、任意の蓄積された不要な物質を置換又は溶解するためにシステムを通過する。本開示によれば、透過水は高流量でシステム内に流され、蓄積された不要な物質の変位、溶解、又はそれ以外の除去を補助する乱流を作成する。加えて、蓄積された不要な材料は、透過水中の溶解物質の濃度が低いことを考慮して、システムをフラッシュするために使用される透過水中により容易に溶解し得る。

図２２は、斜視図における水処理システムを示し、システムは透過水を使用してシステムのフラッシュサイクルを実行する。図２３は、側面から同様のシステムを示す。これらの図では、逆浸透カートリッジは、透過フラッシュ弁及びその構成要素を含むシステムの内部をより明確に示すために省略される。透過フラッシュ弁は、前述のシステムのすべての例に取り付けられ得る。例えば、システムは最大６つの逆浸透ユニットを有する。

システム４００は、ソレノイド４０４を有する透過フラッシュ弁４０２を含む。入口４０８は、透過水がフラッシュ弁を透過することを可能にする。フラッシュサイクル中、透過フラッシュ弁４０２が開放され、透過水がブースターポンプ４１４に向かって供給ライン４１２を通過することを可能にする。システムのこの図には、リミネラライザー４０６、ディスプレイ４１７を有するトップカバー４１６、及びサイドパネル４１８、４２０も示されている。また、ライン４２４が、システムの通常使用中に使用するために、プレフィルタ４３２，４３４とブースターポンプ４１４との間に配置されることが示されている。濃縮物フラッシュ弁４２８を供給ライン４２６及び４３１と共に示している。本開示のいくつかの好ましい例において、４１０において逆止弁が含まれ得る。

図２４ａ～２４ｃは、本開示による透過フラッシュ弁アセンブリの異なる図を示す。透過フラッシュ弁アセンブリ１０００は、透過フラッシュ弁４０２、ソレノイド４０４、電源ケーブル４０３、入口４０８、一方向逆止弁４１０、入口から弁へのライン４１１、弁から出口へのライン４１２、出口継手４１３を含む。

図２５は、透過フラッシュ弁ス４０２の断面を示し、弁が閉位置にある。断面は、入口４２７、チャネル４３１、チャネル４３３、及び出口４２９を示す。ソレノイド４０４ならびにプランジャ４２５が示される。本開示によれば、弁は通常の動作条件下で閉鎖されたままである。フラッシュ手順中、ソレノイド４０４は、プランジャ４２５が非係合となるように弁４０２を開放する。透過水は、入口４２７を通り、チャネル４３１及びチャネル４３３を通って出口４２９に向かって流れることができる。

図２６は、透過水を使用した高乱流フラッシュの一例を示す概略である。この例によれば、透過水は、システムの通常の動作中にタンク内に流された後、圧力下でタンク内に維持される。例えば、タンクは、ハイドロニューマティックタンクであってもよい。タンクは、最大１００ｐｓｉ（６８９キロパスカル）、最大９０ｐｓｉ、最大８０ｐｓｉ、最大７０ｐｓｉ、又は最大６０ｐｓｉまで加圧され得る。好ましい例では、タンクは、約１０ｐｓｉ～約１００ｐｓｉ又は約３０～約９０ｐｓｉで加圧される。

この例及び同様の例によれば、システム９５０は、概して前述のように、透過フラッシュ弁９５７を含む。通常の動作中、ソレノイドは透過弁を閉位置に維持する。透過水は、本開示の実施例に従って、入力水から生成され、貯蔵のためにタンク９５１内に流される。ポンプ９５２、濾過ユニット９５４、９５５、及び逆浸透カートリッジ９５６が示されている。

選択された時間及び選択された周波数で、システムは、透過水でフラッシュされてもよい。好ましい例によれば、タンクが選択された圧力にあるときに、透過フラッシュ弁９５７は、ソレノイドの作用を通して開放される。好ましい例では、タンク圧が約７５～約９０ｐｓｉに達するときに、弁が開放される。特に好ましい例では、タンク圧が約８３ｐｓｉのときに、弁が開放される。透過弁の開放は、タンクから導かれる細い矢印（ラインＡ）によって示されるように、タンクからシステムの逆浸透カートリッジへの透過水の流れを可能にする。好ましい例では、ブーストポンプは、この透過水の流れ中に動作しない。好ましい例では、フラッシュのための水は、ポンプを通って逆浸透ユニットに向かって精製を受ける入力水と同じ経路を取る。好ましい例では、フラッシュコンビネーション弁９５２は開放され、それによって濃縮物がシステムから離れる方向に高速で流れることを可能にする。

選択した時間の後、ブーストポンプが選択された期間オンにされる。ポンプは、弁が開放された後約１～３０秒、約１～２０秒、又は約５～約１５秒でオンにされ得る。ポンプは、約１～約１５秒間、約１～約１０秒間、又は約１～約６秒間オンであり得る。好ましい例では、ポンプは５秒間オンである。ブーストポンプは、システムを通る流量を増加させ、システム上に蓄積された不要な物質を除去するのに十分な乱流を作成する。好ましい例では、流量は、通常の動作下での流量の最大１５倍、最大１２倍、最大１０倍、又は最大５倍まで増加する。

選択した期間の後、ポンプが停止され、新しいサイクルが開始される。ブーストポンプ作動時間及びポンプ作動間の間隔は、同じままであってもよく、又はサイクルごとに変化してもよい。様々な例では、各サイクルは、約１～約６ガロンの透過水を使用し、各サイクルは、約１～約８ガロンの透過水を使用し、各サイクルは、約３～約５ガロンの透過水を使用する。特に好ましい実施例では、好ましい実施例によれば、水は、各サイクル中にシステムからフラッシュされ、排水部に送られる。

フラッシュのためのサイクル数は、事前に設定されてもよい。他の実施例では、サイクル数は、システムの性能にリンクされ得る。例えば、ＴＤＳモニタを使用して、フラッシュ水に見られるＴＤＳの量を追跡し得る。一例では、フラッシュ水のＴＤＳレベルがタンク内に貯蔵された透過水のＴＤＳレベルに近いレベルに達するときに、フラッシュサイクルが停止され得る。本開示によれば、所望のフラッシュサイクル数の後、フラッシュ弁は閉鎖され、システムは通常の動作を再開する。表３は、透過フラッシュシングの３サイクルについての１つの可能なシーケンスを要約している。本開示によれば、最大２０サイクル、最大１５サイクル、最大１０サイクル、最大５サイクルが存在し得る。

他の実施例では、第２のポンプを利用して、貯蔵タンクからシステムに水をポンプし、フラッシュプロセス中に透過水をシステムに移すことを容易にし得る。例えば、貯蔵タンクがシステムへの透過水の流れのために十分に加圧されていない場合、ポンプが利用され得る。

実施例５
好ましい例によれば、本開示のシステムは、システムのステータスについてユーザに助言するためにデータを監視及び送信し得る。データは、システム全体の複数の位置に配置されたセンサから取得され得る。いくつかの実施例では、システムは、システムに関するデータを表示するモニタ又は類似のデバイスを含む。システムは、センサ情報を受信する制御ユニットを含み得る。いくつかの例では、ユーザは、キーパッド又は同様のデバイスを使用して、パラメータ、したがって、システムの動作を変更するために、システムの性能を変えることができることがある。

好ましい例では、システムは、情報を遠隔位置に送信し得る。好ましい例では、システム状態に関するデータは、セルラーネットワーク又はＷｉＦｉネットワークを使用してユーザの電子デバイスに送信され得る。例えば、データは、携帯電話などのユーザのデバイス上のアプリケーションに送信される。アプリケーションは、ユーザが監視されるパラメータのリストから視覚化される所望のパラメータを選択し得るように設計され得る。

好ましい例では、システムは、限定されないが、以下のうちの少なくとも１つに関連するデータを送信し得る。すなわち、システム内の異なる場所での水圧、流量、最後のサービス以来のガロン単位の水、構成要素の寿命に関する警告、入力水中の総溶解固形分、出力水中の総溶解固形分、水流の詳細、及びシステム内の異なる場所での圧力に関するアラームである。例えば、システムは、表２に列挙されるパラメータのうちの１つ以上を含むデータを送信してもよい。

いくつかの実施例では、システムは、システムのステータスをユーザに通知するためにのみデータを送信することができ、ユーザは、システムパフォーマンスをもたらすためにシステムパラメータを変更することができないことがある。他の例では、ユーザは、遠隔位置からシステムの性能を変更することができることがある。例えば、ユーザは、ハンドヘルドデバイス上のアプリケーションを使用して、水の流れを止める、流れを増加させる、精製後に水に添加されるミネラルを増加させるか、又は減少させてもよいが、これらに限定されない。

明らかに、本開示の多くの修正及び変形が、上記の教示に照らして可能である。したがって、本開示の範囲内で、システム及び方法が、具体的に記載される以外の方法で実施され得ることを理解されたい。

Claims (10)

1. 水処理システムであって、
   少なくとも１つの濾過カセットであって、
   前記少なくとも１つの濾過カセットが、少なくとも２つの連結した濾過カートリッジを含み、前記少なくとも２つの濾過カートリッジはアダプタによって流体連結されている、濾過カセットと、
   少なくとも１つの逆浸透カセットであって、
   前記少なくとも１つの逆浸透カセットが、少なくとも２つの連結した逆浸透カートリッジを含み、
   前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジが、少なくとも１つの第１のマニホールド、及び少なくとも１つの第２のマニホールドによって流体接続されており、
   前記第１のマニホールド及び前記第２のマニホールドが、各々２つのチャネルを有し、
   前記第１のマニホールドが、第１のチャネルにおいて前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジ内に入力水を流し、
   前記第１のマニホールドが、第２のチャネルにおいて前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジから離れる方向に透過水を流し、
   前記第２のマニホールドが、前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジから離れる方向に濃縮水を流し、
   前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドの各々の前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとが非同心に配置され、
   前記少なくとも１つの逆浸透カセットの前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジが並列であり、
   前記少なくとも２つの逆浸透カートリッジの各々に同時に入力水が流れ、
   前記第1のマニホールドは、前記少なくとも２つの逆浸透膜カートリッジの底部に流体的かつ物理的に接続され、
   前記第２のマニホールドは、前記少なくとも２つの逆浸透膜カートリッジの上部に流体的かつ物理的に接続されている、逆浸透カセットと、
   少なくとも１つのポンプと、
   透過フラッシュ弁アセンブリであって、
   フラッシュサイクル中に非係合となるプランジャを備えた透過フラッシュ弁と、
   逆止弁と、
   ソレノイドと、を備える透過フラッシュ弁アセンブリと、
   ハイドロニューマティックタンクであって、
   透過水は、前記フラッシュサイクル中、前記ハイドロニューマティックタンクから前記透過フラッシュ弁を通って前記少なくとも１つのポンプに流れ、前記少なくとも１つのポンプから前記第１のマニホールドの前記第１のチャネルに流れる、ハイドロニューマティックタンクと、
   フレームと、
   少なくとも１つのバイパスユニットと、を備える水処理システム。
2. 前記ハイドロニューマティックタンクが、３０ガロンから１００ガロンすなわち１１３．５６２リットルから３７８．５４１リットルの水を保持する、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記ハイドロニューマティックタンクが満杯のときに７５ｐｓｉから８０ｐｓｉすなわち５１７１０７パスカルから５５１５８１パスカルに維持される、請求項１に記載の水処理システム。
4. 前記ハイドロニューマティックタンクが８０ガロンすなわち３０２．８３３リットルの水を保持する、請求項１に記載の水処理システム。
5. 前記水処理システムの状態に関するリアルタイム情報を送信するユニットを備える、請求項１に記載の水処理システム。
6. 前記バイパスユニットが、出口、入口、流量計、バイパス弁、少なくとも１つのＴＤＳセンサ、及び少なくとも１つの圧力センサを備える、請求項１に記載の水処理システム。
7. 前記フレームが、５つのセクションを備える、請求項１に記載の水処理システム。
8. 前記フレームが、プラスチックから作製されている、請求項１に記載の水処理システム。
9. 前記ハイドロニューマティックタンクからの水が、前記フラッシュサイクル中に５～１０秒のバーストで前記透過フラッシュ弁を通って前記逆浸透カートリッジに流される、請求項１に記載の水処理システム。
10. 前記ハイドロニューマティックタンクからの水が、毎分１０～１００ガロンすなわち毎分３７．８５４１～３７８．５４１リットルで前記透過フラッシュ弁を通って前記少なくとも１つの逆浸透カートリッジに流される、請求項１に記載の水処理システム。

Images