(57)【要約】  本発明の水処理システムは、都市用水、井戸水、汽水及び汚れを含む水のような水源から来る入口点からの水に含まれる何らかの硬度誘発種の一部を除去することによって、処理水又は軟水を使用地点に提供する。水処理システムは、通常、処理水を使用地点に送り出す前に、少なくとも数種の望ましくない種を含む水を処理する。水処理システムは、電気脱イオン化装置のような電気化学装置と直列に貯蔵システムを有する。水処理システムは、水の少なくとも１つの特性又は処理システムの操作条件を測定するセンサ又は一組のセンサを有する。水処理システムは、システム又はシステムの部品の操作及び性能を最適化して品質要求に適応させた水を供給するために、水処理システムのシステム又は部品の少なくとも１つの操作パラメータを制御又は規制する制御装置を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口点に流体的に接続された第１入口と、電気化学装置に流体的に接続された第２入口とを有する加圧貯蔵システムと、
加圧貯蔵システム内の少なくとも１つの導電率センサと、
加圧貯蔵システム及び使用地点に流体的に接続された分配システムとを含む保存システム。
【請求項２】
加圧貯蔵システムは、第１入口の近傍に位置決めされた少なくとも１つのバッフルプレートを有する請求項１に記載の保存システム。
【請求項３】
加圧貯蔵システムは、第２入口の近傍に位置決めされた少なくとも１つのバッフルプレートを有する請求項２に記載の保存システム。
【請求項４】
電気化学装置の少なくとも１つの操作パラメータを制御する制御装置を更に含む請求項３に記載の保存システム。
【請求項５】
制御装置は、導電率センサの信号に基づき、電気化学装置の少なくとも１つの操作パラメータを制御する請求項４に記載の保存システム。
【請求項６】
電気化学装置の上流に流体的に接続された前処理装置を更に含む請求項５に記載の保存システム。
【請求項７】
少なくとも３つの導電率センサが、加圧貯蔵システム内にある請求項６に記載の保存システム。
【請求項８】
分配システムは、家庭用配水システムである請求項７に記載の保存システム。
【請求項９】
比濁計、組成分析器、ｐＨ、温度及び圧力センサからなる群から選択される、少なくとも１つのセンサを更に含む請求項１に記載の保存システム。
【請求項１０】
水の流れの方向に沿って設置された少なくとも３つの導電率センサを含む請求項１に記載の保存システム。
【請求項１１】
電気化学装置の下流、かつ使用地点の上流に配置された、紫外線装置、精密濾過装置及び限外濾過装置の少なくとも１つを含む後処理システムを更に含む請求項１に記載の保存システム。
【請求項１２】
加圧貯蔵システム、電気化学装置及び分配システムの少なくとも１つに流体的に接続された消毒剤源を更に含む請求項１に記載の保存システム。
【請求項１３】
入口点に流体的に接続され、かつ第１バッフルプレートを有する貯蔵システムと、
貯蔵システムに流体的に接続された水処理装置と、
貯蔵システム及び使用地点に流体的に接続された配水システムとを含む水処理システム。
【請求項１４】
貯蔵システムが加圧されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つの水特性を測定する一組の水特性センサを更に含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
測定された水特性に基づき、水処理装置の操作パラメータを調整する制御装置を更に含む請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
加圧貯蔵システム内に通気孔を更に含む請求項１４に記載の水保存システム。
【請求項１８】
加圧貯蔵システム内に曝気システムを更に含む請求項１４に記載の水保存システム。
【請求項１９】
配水システムに、かつ使用地点の上流に流体的に接続された後処理装置を更に含む請求項１４に記載の水保存システム。
【請求項２０】
貯蔵システム及び水処理装置の少なくとも一方に流体的に接続可能な消毒剤源を更に含む請求項１４に記載の水保存システム。
【請求項２１】
入口点からの水を保存することと、
処理水を生成するための電気化学装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の少なくとも１つの水特性を測定することと、
測定特性に従って処理水の少なくとも一部を使用地点に移行することとを含む処理水を提供する方法。
【請求項２２】
処理水を保存することを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
処理水を保存する際に、大気圧を超える圧力で処理水を保存することを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
処理水を、入口点からの水と共に保存することを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
処理水の保存が入口点からの水とのいかなる混合も最小限に抑えながら実行される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの測定水特性に基づき、処理水の所望の特性を算出することを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
算出された所望の特性に基づき、電気化学装置の操作パラメータを調整することを更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
測定水特性は、ＬＳＩ（ランゲリア飽和指数）である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
操作パラメータは、電気化学装置のサイクル時間である請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
電気化学装置の少なくとも一部を消毒することを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
使用地点に移行する前に水を後処理することを更に含む請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
入口点に流体的に接続され、かつ水特性センサを有する貯蔵システムと、
貯蔵システムに流体的に接続された電気脱イオン化装置と、
貯蔵システムから使用地点への水の流れを制御するために水特性センサに接続された制御装置とを含む電気脱イオン化システム。
【請求項３３】
貯蔵システムに流体的に接続された家庭用配水システムを更に含む請求項３２に記載の電気脱イオン化システム。
【請求項３４】
貯蔵システムは、少なくとも１つのバッフルプレートを有する請求項３３に記載の電気脱イオン化システム。
【請求項３５】
貯蔵システムは、加圧貯蔵システムである請求項３２に記載の電気脱イオン化システム。
【請求項３６】
入口点からの水を、大気圧を超える圧力で保存することと、
処理水を生成するための水処理装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の特性を測定することと、
設定点と処理水の特性との間の差を判定することと、
処理水の特性及び設定点との間の差に基づき、水処理装置の操作パラメータを制御することとを含む処理水を提供する方法。
【請求項３７】
何らかの望ましくない種を除去する前に水を前処理することを更に含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
処理水の特性及び設定点の間の差に基づき、使用地点への流れを制御することを更に含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
入口点からの水の、処理水とのいかなる混合も最小限に抑えることを更に含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
入口点からの水を処理水と混合することを更に含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
水処理装置は、電気脱イオン化装置を含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
水特性センサを有する貯蔵システムに流体的に接続された電気化学装置と、貯蔵システムから使用地点への水の流れを制御する水特性センサに接続された制御装置とを含む水処理システムを提供することを含み、処理システムが、入口点及び使用地点に流体的に接続可能である、水処理を容易にする方法。
【請求項４３】
バッフルプレートを有する貯蔵システムと、電気脱イオン化装置と含む水処理システムを提供することを含み、貯蔵システムが、入口点及び配水システムに流体的に接続可能である、水処理を容易にする方法。
【請求項４４】
入口点及び電気化学装置に流体的に接続された水を保存する手段と、
水保存手段内で水特性を判定する手段と、
水特性に基づき、水を使用地点に送り出す手段とを含む水処理システム。
【請求項４５】
水源からの水を前処理する手段を更に含む請求項４４に記載の水処理システム。
【請求項４６】
水特性に基づき、電気化学装置の操作パラメータを調整する手段を更に含む請求項４４に記載の水処理システム。
【請求項４７】
水保存手段内での混合を最小限に抑える手段を更に含む請求項４４に記載の水処理システム。
【請求項４８】
入口点からの水を保存することと、
処理水を生成するための水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の少なくとも一部を保存することと、
入口点からの水及び処理水のいかなる混合も最小限に抑えることとを含む処理水を提供する方法。
【請求項４９】
処理水を保存する間、処理水のいかなる混合も最小限に抑えることを更に含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
処理水の少なくとも一部を保存する際に、貯蔵システム内で処理水の少なくとも一部を保存することを含む請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去する際に、電気脱イオン化装置内で水を浄化することを含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
入口点からの水を保存する際に、大気圧を超える圧力で水を保存することを含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
処理水の少なくとも一部を保存する際に、大気圧を超える圧力で処理水の少なくとも一部を保存することを含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５４】
少なくとも１つの水特性を測定することを更に含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５５】
入口点からの水を保存する際に、貯蔵システムの第１容器内で水を保存することを含み、かつ処理水の少なくとも一部を保存する際に、貯蔵システムの第２容器内で処理水の少なくとも一部を保存することを含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５６】
入口点からの水を貯蔵システムの第１領域内に保存することと、
処理水を生成するための水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の少なくとも一部を貯蔵システムの第２領域内に保存することとを含む処理水を提供する方法。
【請求項５７】
使用地点による水の需要に基づき、第１領域容量及び第２領域容量の少なくとも一方を調整することを更に含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
処理水の特性に基づき、第１領域容量及び第２領域容量の少なくとも一方を調整することを更に含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
第１及び第２領域のいずれかから使用地点に水を送り出すことを更に含む請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
貯蔵システムは、加圧される請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
第１領域は、貯蔵システムの第１容器を含み、かつ第２領域は、貯蔵システムの第２容器を含む請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
使用地点からの水を保存することと、
保存した水からいかなる揮発可能な物質も解放することと、
処理水を生成するための水処理装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の少なくとも一部を保存することとを含む浄水方法。
【請求項６３】
水処理装置は、電気化学装置を含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
電気化学装置は、電気脱イオン化装置を含む請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
使用地点からの水を保存することと、
保存した水を曝気することと、
処理水を生成するための電気脱イオン化装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、
処理水の少なくとも一部を保存することとを含む浄水方法。
【請求項６６】
処理水の少なくとも一部を保存する際に、大気圧を超える圧力で処理水を保存することを含む請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
入口点に流体的に接続され、かつ換気システムを含む貯蔵システムと、
貯蔵システムに流体的に接続された電気脱イオン化装置と、
貯蔵システムに流体的に接続された使用地点とを含む水処理システム。
【請求項６８】
入口点に流体的に接続され、かつ曝気システムを含む貯蔵システムと、
貯蔵システムに流体的に接続された水処理装置と、
貯蔵システムに流体的に接続された使用地点とを含む水処理システム。
【請求項６９】
少なくとも１つの水特性センサを更に含む請求項６８に記載の水処理システム。
【請求項７０】
測定された水特性に基づき、水処理システムの少なくとも１つの操作パラメータを制御する制御装置を更に含む請求項６８に記載の水処理システム。
【請求項７１】
水処理装置は、電気化学装置を含む請求項６８に記載の水処理システム。
【請求項７２】
電気化学装置は、電気脱イオン化装置を含む請求項７１に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、流体を処理するシステム及び方法、特には処理水の使用地点への送出を適応させるためのセンサ及びバッフルプレートを有する電気化学装置と貯蔵システムとを組み込む水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カルシウム及びマグネシウムのような硬度種を含む水は、産業、商業及び家庭用途でのある種の使用に望ましくないことがある。水の硬度分類の典型的な指針は、炭酸カルシウムとして１リットル当たりゼロ〜６０ミリグラム（ｍｇ／ｌ）が軟らかい、６１〜１２０ｍｇ／ｌが中程度に硬い、１２１〜１８０ｍｇ／ｌが硬い、かつ１８０ｍｇ／ｌ超が非常に硬いと分類される。
【０００３】
硬水は、軟水化、即ち、硬度イオン種を除去することによって処理できる。かかる種を除去するシステムの例は、イオン交換床を使用するものを含む。かかるシステムにおいて、硬度イオンは、イオン交換樹脂の表面で混合される逆帯電したイオン種にイオン結合されるようになる。イオン交換樹脂は、最終的にイオン結合した硬度イオン種で飽和するようになるため、再生されねばならない。再生は、結合した硬度種を、塩化ナトリウムのような可溶性が高いイオン種と置換することを通常伴う。イオン交換樹脂に結合した硬度種は、ナトリウムイオンによって置換され、イオン交換樹脂は再度その後の軟水化ステップに使用できる状態になる。
【０００４】
これとは異なるシステムが既に開示されている。例えばＤｏｓｃｈは、米国特許第３１４８６８７号明細書でイオン交換樹脂を使用する軟水装置を含む洗浄機を教示している。同様に、Ｇａｄｉｎｉらは、国際特許出願公開第ＷＯ００／６４３２５号で、水の硬度を減少させる改良された装置を有する水を使用する家庭用器具を開示している。Ｇａｄｉｎｉらは、制御システム、外部源からの給水システム、及び電気化学電池による軟化システムを有する家庭用器具を教示している。電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ）は、水を軟水にするために使用できる１つの工程である。ＥＤＩは、電気活性媒体及びイオン輸送に影響を与えるための電位を使用して液体からイオン化可能な種を除去する工程である。電気活性媒体は、イオン化可能な種を交互に収集し、かつ放出するか、又はイオン若しくは電子置換メカニズムによって連続的にイオンの輸送を容易にするために機能し得る。ＥＤＩ装置は、永久又は一時的電荷を有する媒体を含むことができ、かつ性能を達成又は強化することを目的とする電気化学反応を引き起こせる。これらの装置は、半透性イオン交換又は両極性膜のような電気活性膜も含む。
【０００５】
連続的電気再生式脱イオン装置（ＣＥＤＩ）は、一次サイジングパラメータが、媒体を通る輸送であって、媒体のイオン容量でない工程である。典型的なＣＥＤＩ装置は、交互に配置された電気活性半透性アニオン及びカチオン交換膜を含む。膜間の空間は、入口及び出口を有する液体流れ区画を作るように構成される。横方向直流電界が、膜及び区画の境界で電極を使用して外部電源によって与えられる。多くの場合、電極区画は、電極からの反応生成物が、他の流れ区画から分離できるように提供される。電界を与えると、液体中のイオンは、そのそれぞれの対向電極に引き付けられる。陽極に面する電気活性アニオン浸透膜、及び陰極に面する電気活性カチオン膜に接する隣接区画は、通常、イオン減耗されるようになり、かつ陽極に面する電気活性カチオン浸透膜、及び陰極に面する電気活性アニオン膜に接する区画は、通常、イオン濃縮されるようになる。イオン減耗区画内、及び実施態様によってはイオン濃縮区画内の容量は、電気活性媒体を同様に含む。ＣＥＤＩ装置において、媒体は、密接に混合したアニオン及びカチオンイオン交換樹脂を含み得る。イオン交換媒体は、通常、区画内のイオンの輸送を強化し、かつ制御された電気化学反応の基質として関与し得る。電気脱イオン化装置は、例えば米国特許第４６３２７４５号、第４９２５５４１号、及び第５２１１８２３号明細書でＧｉｕｆｆｒｉｄａらによって、米国特許第５２５９９３６号及び第５３１６６３７号明細書でＧａｎｚｉによって、米国特許第５１５４８０９号明細書でＯｒｅｎらによって、かつ米国特許第５２４０５７９号明細書でＫｅｄｅｍによって記載されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はその一面において、入口点に流体的に接続された第１入口と、電気化学装置に流体的に接続された第２入口とを有する加圧貯蔵システムと、加圧貯蔵システム内の少なくとも１つの導電率センサと、加圧貯蔵システム及び使用地点に流体的に接続された分配システムとを含む保存システムを提供する。
【０００７】
もう１つの実施態様において、本発明は、入口点に流体的に接続され、かつ第１バッフルプレートを有する貯蔵システムと、貯蔵システムに流体的に接続された水処理装置と、貯蔵システム及び使用地点に流体的に接続された配水システムとを含む水処理システムを提供する。
【０００８】
もう１つの実施態様において、本発明は、処理水を提供する方法を提供する。この方法は、入口点からの水を保存することと、処理水を生成するための電気化学装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の少なくとも１つの水特性を測定することと、測定特性に従って処理水の少なくとも一部を使用地点に移行することとを含むことができる。
【０００９】
もう１つの実施態様において、本発明は、入口点に流体的に接続され、かつ水特性センサを有する貯蔵システムと、貯蔵システムに流体的に接続された電気再生式脱塩装置（別名「電気脱イオン化装置」）と、貯蔵システムから使用地点への水の流れを制御するために水特性センサに接続された制御装置とを含む電気脱イオン化システムを提供する。
【００１０】
もう１つの面において、本発明は、処理水を提供する方法を提供する。この方法は、入口点からの水を、大気圧を超える圧力で保存することと、処理水を生成するための水処理装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の特性を測定することと、処理水と設定点（給水点）との間の処理水の特性の差を判定することと、処理水と設定点の間の特性の差に基づき、電気化学装置の操作パラメータを制御することとを含むことができる。
【００１１】
もう１つの実施態様において、本発明は、水処理を促進する方法を提供する。この方法は、水特性センサを有する貯蔵システムに流体的に接続された電気化学装置と、貯蔵システムから使用地点への水の流れを制御する水特性センサに接続された制御装置とを含む水処理システムを提供することを含むことができる。この処理システムは、入口点及び使用地点に流体的に接続可能である。
【００１２】
もう１つの実施態様において、本発明は、水処理を容易にする方法を提供する。この方法は、バッフルプレートを有する貯蔵システムと、電気化学装置と含む水処理システムを提供することを含むことができる。この貯蔵システムは、入口点及び配水システムに流体的に接続可能である。
【００１３】
もう１つの実施態様において、本発明は、入口点及び電気化学装置に流体的に接続された水を保存する手段と、水保存手段内で水特性を判定する手段と、水特性に基づき、水を使用地点に送り出す手段とを含む水処理システムを提供する。
【００１４】
もう１つの実施態様において、本発明は、処理水を提供する方法を提供する。この方法は、入口点からの水を保存することと、処理水を生成するための水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の少なくとも一部を保存することと、入口点からの水及び処理水のいかなる混合も最小限に抑えることとを含むことができる。
【００１５】
更にもう１つの実施態様において、本発明は、処理水を提供する方法を提供する。この方法は、入口点からの水を貯蔵システムの第１領域内に保存することと、処理水を生成するための水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の少なくとも一部を貯蔵システムの第２領域内に保存することとを含むことができる。
【００１６】
もう１つの面において、本発明は、浄水方法を提供する。この方法は、使用地点からの水を保存することと、保存した水からいかなる揮発可能な物質も解放することと、処理水を生成するための水処理装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の少なくとも一部を保存することとを含むことができる。
【００１７】
もう１つの面において、本発明は、浄水方法を提供する。この方法は、使用地点からの水を保存することと、保存した水を曝気することと、処理水を生成するための電気脱イオン化装置内の水から何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することと、処理水の少なくとも一部を保存することとを含むことができる。
【００１８】
もう１つの面において、本発明は、入口点に流体的に接続され、かつ換気システムを含む貯蔵システムと、貯蔵システムに流体的に接続された電気脱イオン化装置と、貯蔵システムに流体的に接続された使用地点とを含む水処理システムを提供する。
【００１９】
もう１つの面において、本発明は、入口点に流体的に接続され、かつ曝気システムを含む貯蔵システムと、貯蔵システムに流体的に接続された水処理装置と、貯蔵システムに流体的に接続された使用地点とを含む水処理システムを提供する。
【００２０】
本発明の他の利点、新しい特徴及び目的は、概略的であり、かつ一定の比率で書かれることを意図しない添付図面と併せて考慮されたとき、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。図では、種々の図中で例示される同一又は実質的に類似する各部品は、単一の数字又は表記によって表される。明瞭にするため、全ての図の全ての部品に標識が付けられているわけではなく、当業者が本発明を理解することを可能にするために、例示が必要でないときには本発明の各実施態様の全ての部品が示されているとは限らない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい、しかし必ずしもこれに限定されるわけではない実施態様は、例として、かつ添付図面を参照して記載される。
【００２２】
本発明は、産業、商業及び住宅用途における流体処理システム及び処理流体を提供する方法を対象にする。本発明は、流体として水を使用して記載されるが、そのように限定されるべきではない。例えば、処理水に言及する場合、他の流体が、本発明によって処理できると考えられる。更に、水又は水の特性に関して調整、修正、測定又は稼働する本発明のシステムの部品又は方法のステップに言及する場合、本発明は、同様に適用できると考えられる。例えば、処理する流体は、水を含む混合物である流体であり得る。従って流体は、水を含む液体であっても良い。
【００２３】
処理システムは、都市用水、井戸水、汽水及び汚れを含む水のような、水源からの水に含まれる何らかの硬度誘発種の濃度を減少させることによって、又はその少なくとも一部を除去することによって、浄水、処理水、又は軟水を使用地点に提供できる。システムの他の用途は、飲食料品、糖類の処理及び加工、化学、製薬、飲食料品、廃水処理、及び発電産業のような種々の産業にある。水処理システムは、通常、貯蔵システム内に少なくとも１つのバッフルプレートを含む。水処理システムは、選択的に、あるいは組み合わせて、少なくとも１つの水特性を測定する少なくとも１つの水特性センサを有する。
【００２４】
本発明の水処理システムは、通常、水源又は入口点から水を受け、かつ処理水を使用地点に送り出す前に少なくとも数種の望ましくない種を含む水を処理する。処理システムは、通常、電気脱イオン化装置のような電気化学処理装置を含むことができる処理装置と直列に貯蔵システムを有する。本発明の幾つかの実施態様によれば、処理システムは、水の少なくとも１つの特性、又は処理システムの操作条件を測定するセンサを更に含む。本発明の他の実施態様では、処理システムは、処理システムの少なくとも１つの操作パラメータ、又は処理システムの部品を調整又は制御するための制御装置も含む。
【００２５】
図１は、本発明の１つの実施態様による水処理システムの概略流れ図を示す。水処理システム１０は、通常、上流端で水源又は入口点１４に、及び通常、下流端で電気脱イオン化装置１６を含むことができる電気化学装置のような処理装置に流体的に接続された、貯蔵システム１２を含む。水処理システム１０は、通常、貯蔵システム１２の下流に通常、流体的に接続された、使用地点１８を含む。本発明の幾つかの実施態様では、水処理システム１０は、センサ２０と、電気脱イオン化装置１６に電力を提供する電源２４を制御又は規制する制御装置２２とを同様に含む。電気脱イオン化装置１６は、通常、貯蔵システム１２内へ保存し、かつ使用地点１８へ最終的に送り出すための処理水を生成するために、入口点１４から流れる処理する水から望ましくない種を除去する。電気脱イオン化装置１６によって除去される望ましくない種は、通常、補助使用又はドレン２６に移行される。
【００２６】
幾つかの実施態様において、水処理システム１０は、通常、貯蔵システム１２又は電気脱イオン化装置１６の上流に流体的に接続された、前処理システム２８を更に含む。更に、水処理システム１０は、通常、ポンプ３０及び弁３２のような流体制御部品も含む。
【００２７】
本発明は、次の定義に照らして、更に理解されるであろう。すなわち、「加圧された」は、大気圧を超える内圧又は加えられた圧力を有するシステム又は部品に対して用いられる。例えば、加圧貯蔵システムは、大気圧よりも大きい内圧を有する。加圧貯蔵システム内の圧力は、種々の方法及び技術、例えば水を水ポンプで加圧することによって、又は水源を高くし、このようにして水頭圧力を作ることによって、作ることができる。本発明の部品、システム又は技術は、いかなる適切な水処理若しくは浄化装置に対しても、又は処理する流体中の何らかの望ましくない種を除去するか又は少なくとも濃度を減少させ、かつ電気脱イオン化装置による水の浄化又は処理に必ずしも限定されない装置若しくは技術に対しても、組み込めるか又は利用できる。それ故に、本発明の１つ以上の実施態様によれば、処理システムは、少なくとも１つの逆浸透装置と、電気化学装置と、限外濾過装置と、精密濾過装置と、場合によって蒸留装置とを含む処理装置を含むことができる。更に、「電気脱イオン化装置」は、水処理に関連してここで使用されるが、流体から１種以上の望ましくない種を除去するために水を処理又は浄化できる電気化学装置を含む他の処理装置も使用できる。かかる電気化学装置の例には、電気透析及び／又は容量脱イオン化の原理を組み込む装置を含むが、それらに限定されない。
【００２８】
図２は、本発明による電気脱イオン化装置の１つの実施態様を通る流体及びイオン流路の断面図を概略的に示す。電気脱イオン化モジュール又は装置１６は、イオン減耗（以下単に「減耗」という）区画３４と、イオン減耗区画３４の間に位置決めされたイオン濃縮（以下単に「濃縮」という）区画３６とを含む。減耗区画３４は、通常、陽極液区画３８及び陰極液区画４０に接する。通常、エンドブロック（図示せず）は、陽極４２及び陰極４４をそれぞれの区画に収容するために、エンドプレート（図示せず）に隣接して位置決めされる。本発明の幾つかの実施態様において、区画は、通常、区画の両側の周辺部に周辺密封された、カチオン選択膜４６とアニオン選択膜４８とを含む。
【００２９】
カチオン選択膜及びアニオン選択膜は、通常、イオン交換樹脂粉末と、ポリエチレン粉末結合剤と、グリセリン潤滑剤とからなる。実施態様によっては、カチオン及びアニオン選択膜は、通常、複合シートを作るために、熱及び圧力を使用する熱可塑性工程によって押し出し成形された、通常、不均質ポリオレフィンをベースとする膜である。しかしながら、本発明においては、均質膜、並びに均質及び不均質膜の組み合わせの使用も想定される。代表的な、適切なイオン選択膜は、例えばスルホン酸又は４級アンモニウム官能基を有するスチレン−ジビニルベンゼンを使用して支持されるウェブ、ポリフッ化ビニリデン結合剤中でスチレン−ジビニルベンゼンを使用して支持されるウェブ、及びポリエチレンシート上の独立スルホン化スチレン及び４級化ビニルベンジルアミングラフトを含む。
【００３０】
濃縮区画３６は、通常、カチオン交換樹脂５０で満たされ、かつ減耗区画３４は、通常、カチオン交換樹脂５０及びアニオン交換樹脂５２で満たされる。本発明の実施態様によっては、カチオン交換及びアニオン交換樹脂は、種々の配列中の多数の層が組み立てられるように、減耗、濃縮及び電極区画のいずれかの中の層内に配列できる。例えばイオン減耗、濃縮及び電極区画のいずれかの中での混合床イオン交換樹脂の使用、アニオン及びカチオン交換樹脂の層状床間の不活性樹脂の使用、米国特許第５８５８１９１号明細書でＤｉＭａｓｃｉｏらによって記載されているものなどを含むが、それらに限定されない種々のタイプ及び配列のアニオン及びカチオン樹脂の使用を含む他の実施態様は、本発明の範囲内にあると考えられる。
【００３１】
操作中、硬度イオン種を始めとする溶解カチオン及びアニオン成分を有する、入口点１４で処理システムに入る、通常、上流水源からの、被処理液体５４は、マニホルド６０を通ってイオン減耗区画３４に導入され、ここでカチオン成分は、カチオン交換樹脂５０に引き付けられ、かつアニオン成分は、アニオン交換樹脂５２に引き付けられる。通常、電気脱イオン化装置１６の反対端に位置決めされる陽極４２及び陰極４４を通り、電気脱イオン化装置１６を横切って印加される電界は、通常、液体中のカチオン及びアニオン成分がその求引電極に対応する方向に移動する傾向を有するように、流体の流れの方向に対して垂直に通過する。
【００３２】
カチオン成分は、カチオン選択膜４６を通って隣接濃縮区画３６へ移動できる。濃縮区画３６の反対側に位置決めされるアニオン選択膜４８は、隣接区画への移動を妨げることができ、それにより濃縮区画内のカチオン成分を捕捉する。同様に、アニオン成分は、イオン選択膜を通って移動できるが、通常、カチオン成分の移動方向に対して反対又は対向する方向である。アニオン成分は、アニオン選択膜４８を通って、イオン減耗区画３４から隣接濃縮区画３６へ移動できる。濃縮区画３６の反対側に位置決めされるカチオン選択膜４６は、更なる移動を妨げることができ、それ故にイオン濃縮区画内のアニオン成分を効果的に捕捉する。網効果によりイオン成分は、減耗区画３４液体５４から除去又は減耗され、かつ濃縮区画３６内で収集され、処理水生成水流５６及び濃縮又は廃棄水流５８をもたらす。
【００３３】
本発明の幾つかの実施態様によれば、電気脱イオン化装置１６上の印加電界は、水の水素及びヒドロキシルイオンへの解離に至らせる分極現象を作ることができる。水素及びヒドロキシルイオンは、溶解したイオン成分の除去が、連続的に、かつイオン種の移動によって消耗したイオン交換樹脂を再生する別個のステップなしに起きることができるように、減耗区画３４内でイオン交換樹脂５０及び５２を再生する。電気脱イオン化装置１６を横切る印加電界は、通常、直流である。しかしながら、一方及び他方の電極間でバイアス又は電位差を作るいかなる印加電界も、イオン種の移動を促進するために使用できる。従って、カチオン及びアニオン種をそれぞれの求引電極に引き付けるために十分な電極間の電位差があるという条件で、交流を使用できる。本発明のシステム及び技術による更にもう１つの実施態様において、交流は、電気脱イオン化装置を横切って電位勾配を提供する脈動直流に変換するために、例えばダイオード又はブリッジ整流器を使用することによって整流できる。
【００３４】
通常、減耗区画３４内で利用される電気活性媒体、イオン交換樹脂５０及び５２は、３級アルキルアミノ基及びジメチルエタノールアミンのような、種々の官能基をその表面領域に有しても良い。これらの物質は、４級アンモニウム基のような、種々の官能基をその表面領域に有するイオン交換樹脂物質と組み合わせても、使用できる。他のタイプの電気活性媒体も利用できる。このような物の例には、電気活性繊維を含むが、それらに限定されない。
【００３５】
貯蔵システム１２は、入口点１４又は水源からの水を保存又は蓄積でき、かつ電気脱イオン化装置１６からの生成物水流５６からの処理水を保存することにも役立つことができ、かつ通常は処理水である水、又は分配システムを通る入口点１４から使用地点１８の水と混合された処理水を提供できる。１つの実施態様において、貯蔵システム１２は、大気圧を超える圧力によって加圧できる。
【００３６】
本発明の幾つかの実施態様によれば、貯蔵システム１２は、容器、又は入口６２及び出口６４のような、流体の流れの入口及び出口を有する容器を含む。入口６２は、通常、入口点１４に流体的に接続され、かつ出口６４は、通常、配水システム又は使用地点１８に流体的に接続される。貯蔵システム１２は、各容器の種々の位置に位置決めされた数個の入口を有する容器、又は数個の容器を有することができる。同様に、出口６４は、とりわけ使用地点１８への需要又は流量、電気脱イオン化装置１６の容量又は効率、及び貯蔵システム１２の容量又は滞留量に応じて、種々の位置で、各容器に位置決めされても良い。貯蔵システム１２は、望ましい機能を実行するか、又は望ましくない結果を回避する、種々の部品又は要素を更に含むことができる。例えば、貯蔵システム１２は、貯蔵システム１２の容器内のいかなる内部流体流れ電流も防止するために設けられる、一般的にバッフルと呼ばれるバッフルプレートのような、内部部品を有する複数の容器を有することができる。本発明の実施態様によっては、貯蔵システム１２は、流体を加熱又は冷却する熱交換器を有する。例えば、貯蔵システム１２は、容器内の流体の温度に対して高温で加熱流体を有することができる加熱コイルを有する容器を含むことができる。加熱流体は、加熱流体温度が炉内で上昇し、かつ加熱流体温度が、容器流体への熱伝達のために容器内で低くなるように、炉のような加熱装置の操作による閉ループの流れにおける熱水であっても良い。補助的又は追加部品の他の例には、何らかの容器の内圧を軽減し、かつ容器破裂の可能性を回避又は少なくとも減少させることを目的とする圧力逃がし弁、及び所望の操作圧力を維持するのに適した熱膨張タンクを含むが、それらに限定されない。熱膨張タンクの寸法及び容量は、貯蔵システムの水の総量、操作温度及び圧力を含むが、それらに限定されない１つ以上の要因によって決まる。
【００３７】
操作中、貯蔵システム１２は、通常、入口点１４の下流に接続され、かつ電気脱イオン化装置１６によって、再循環ループ内のように、直列に流体的に接続される。例えば、入口点１４からの水は、入口６２に流れることができ、かつ貯蔵システム１２内に含まれるバルク水と混合できる。バルク水は、出口６４を通って貯蔵システム１２から出ることができ、かつ何らかの望ましくない種を処理又は除去するために、使用地点１８へ、又はポンプ３０を通って電気脱イオン化装置１６へ方向付けできる。電気脱イオン化装置１６を離れる処理水は、入口点１４からの水と混合でき、かつ入口６２を通って貯蔵システム１２に入ることができる。このようにして、一つのループが、貯蔵システム１２及び電気脱イオン化装置１６の間に形成又は画定でき、かつ入口点１４からの給水は、使用地点１８によって作られ、かつ使用地点１８に流れる水の需要を満たせる。
【００３８】
入口点１４は、通常、水源から水を提供するか、又は水源を水処理システムへ接続する。水源は、都市用水若しくは井戸水のような飲用水源であっても良く、又は汽水若しくは塩水源からでも良い。実施態様によっては、前処理システムは、水が入口点１４に到達する前に人間の消費に適するように水を浄化する。水は、通常、ナトリウム、塩化物、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸塩及び硫酸塩を始めとするイオン若しくはイオン性種又は溶解塩、又はシリカ及び二酸化炭素のような、他の不溶性若しくは半可溶性種又は溶解ガスを含む。その上、水は、フッ化物、塩素酸塩及び臭素酸塩種のような添加剤を含むことができる。それ故に、例えば、入口点１４は、産業、商業又は家庭用設置のための入口点であっても良い。
【００３９】
本発明の更なる実施態様によれば、処理システムは、各々が少なくとも部分的に他方から流体的に分離できる少なくとも２つの容器、又は１つ以上の容器の２つの領域を含むことができる。例えば、処理システムは、入口点及び１つ以上の処理装置に流体的に接続された２つの容器を含むことができる。２つの容器は、第１容器を、１つ以上の処理装置により共用でき、他方で第２容器を、例えば保守又は洗浄のために使用休止できるように、導管及び弁によって互いに流体的に分離できる。
【００４０】
本発明のもう１つの実施態様によれば、水処理システム１０は、配水システムを含むことができ、配水システムは、次に使用地点に接続できる。配水システムは、貯蔵システム１２から使用地点１８に水、通常、処理水を提供するために、流体的に接続される部品を含むことができる。配水システムは、貯蔵システム１２から１つ又は幾つかの使用地点１８に、又は水処理システム１０のいずれかの部品に水を提供するために、パイプ、弁、Ｔ字管、ポンプ及びマニホルドの配列を含むことができる。また、本発明の１つの実施態様によれば、配水システムは、幾つかの使用地点に飲料水を提供する産業、商業又は家庭用設置における配水システムであっても良い。
【００４１】
使用地点１８は、通常、水を必要とする、又は要求する何らかの装置又は器具である。例えば、使用地点１８は、洗濯機又は皿洗い機のような器具であるか、又は水を台所流し又はシャワーヘッドに提供することに役立つ水栓であっても良い。本発明のもう１つの実施態様において、使用地点１８は、家庭又は住宅用途に適した水を提供するシステムを含む。
【００４２】
本発明のもう１つの実施態様によれば、水処理システム１０は、水処理システム１０内の水の少なくとも１つの物理的特性を測定するセンサ、通常、水特性センサも含む。例えば、センサ２０は、濁度、水導電率、ｐＨ、温度、圧力、流量又は組成を測定できる装置であっても良い。センサ２０は、水特性を測定するために、水処理システム１０又はそのいずれか部品の中に設置又は位置決めできるか、又は水処理システム１０内の水質を示すために、１つ以上のセンサと組み合わせて使用できる。例えば、センサ２０は、使用地点１８で供給のために利用可能な水質を示すことができる水の導電率を測定するために、貯蔵システム１２内に設置された水導電率センサであっても良い。
【００４３】
本発明のもう１つの面において、水処理システム１０は、複数のセンサ、例えばｐＨ、温度、圧力及び流量センサのいずれかの組み合わせを有する。また、もう１つの実施態様において、センサ２０は、貯蔵システム１２内に一連又は一組のセンサを含むことができる。一連又は一組のセンサは、水質が、制御装置２２を介して断続的又は連続的に監視され、かつ実施態様によっては、水処理システム１０の操作が、以下に記載したように最適化できるように、配列でき、かつ制御装置２２に接続できる。本発明の他の実施態様は、水処理システム１０中の種々の位置で、センサの組の組み合わせを含むことができる。例えば、センサ２０は、使用地点１８への流量を測定する流量センサであっても良く、かつ水処理システム１０の操作条件を監視する比濁計、ｐＨ、温度及び圧力センサのいずれかを更に含むことができる。
【００４４】
本発明のもう１つの実施態様によれば、水処理システム１０は、水が、例えば貯蔵システム１２又は電気脱イオン化装置１６に導入される前に、水から何らかの望ましくない種の一部を除去することを目的とする前処理システム２８を更に含むことができる。前処理システムの例には、通常汽水又は塩水を脱塩するために使用される逆浸透装置を含むが、それらに限定されない。炭素又は木炭フィルタが、汚染するか又は電気脱イオン化装置１６の操作を妨げ得る活性塩素を含む何らかの塩素又は何らかの種の少なくとも一部を除去するために必要であり得る。本発明の更なる実施態様によれば、前処理システム２８は、処理システムの１つ以上の部品内に存在し得る細菌のような、いかなる微生物も除去するか、又は少なくとも不活性にするいかなる装置も含むことができる。例えば、前処理装置は、電気化学装置及び／又は貯蔵器の上流に配置できる。細菌を少なくとも部分的に不活性にできる、かかる適切な装置の例には、オゾン及び／又は化学線を利用する装置を含む。更に、本発明の他の実施態様において、かかる細菌不活性化装置は、使用地点に送り出される水のような流体を基本的に消毒できるように、使用地点で、又は使用地点の近くで設置又は利用される。他のタイプの前及び／又は後処理システムは、精密濾過及び／又は限外濾過技術を利用できる。
【００４５】
前処理システム２８は、水処理システム１０内のどこにでも位置決めできる。例えば、少なくとも幾つかの塩素種が、貯蔵システム１２内に保持されるが、水が電気脱イオン化装置１６に入る前に除去されるように、前処理システム２８を、貯蔵システム１２の上流に又はシステム１２の下流であるが電気脱イオン化装置１６の上流に位置決めできる。
【００４６】
本発明の更なる実施態様によれば、処理システムは、処理システムのいかなる部品の消毒も可能にするシステム及び技術を含むことができる。例えば、処理システムは、消毒溶液又は消毒剤にさらすことができる。消毒剤は、処理システムのいずれかの部品又はサブシステム内に存在する細菌のような、いかなる微生物も死滅させられるか、又は一部を少なくとも不活性にできるいかなる物質であっても良い。消毒剤の例には、細菌を死滅させるか、不活性にするハロゲン又はハロゲン供与性化合物、過酸素（ｐｅｒｏｘｙｇｅｎ）又は過酸素供与性化合物のようないかなる塩基、酸又は殺菌剤も含むことができる。消毒剤は、いかなる適切な装置又は方法によっても処理システムに導入できる。例えば、消毒剤は、貯蔵システムに塩素を導入することによって水処理システムに導入できる。塩素を導入することは、処理システムのいずれかの適切な部分に流体的に接続可能な消毒剤貯蔵器からの次亜塩素酸塩種（ｈｙｐｏｃｈｌｏｒａｔｅ  ｓｐｅｃｉｅｓ）の注入によって実行できる。塩素消毒した水は、処理システムの少なくとも一部を通して更に循環でき、それによりシステムの湿った部分を消毒剤に曝す。
【００４７】
本発明の１つ以上の実施態様によれば、水処理システム１０は、水処理システム１０及びその部品の操作条件を監視及び制御可能な制御装置２２を更に含む。制御装置２２は、通常、水処理システム１０の部品へ入力及び出力信号を受信又は送信する、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）又は分散制御システムのような、マイクロプロセッサベースの装置を含む。例えば、制御装置２２は、電気脱イオン化装置１６に電力を供給する電源２４に信号を送信するか、又はポンプ３０に電力を提供するモータ制御センタに信号を提供できるＰＬＣであっても良い。本発明の幾つかの実施態様において、制御装置２２は、開ループ又は閉ループ制御方式で、水処理システム１０の操作条件を制御する。本発明の１つの実施態様によれば、開ループ制御中の制御装置２２は、水が、いかなる操作条件も測定することなく処理されるように、水処理システムに信号を提供できる。対照的に、制御装置２２は、操作パラメータが、例えばセンサ２０によって測定された操作条件に応じて調整できるように、閉ループ制御中の操作条件を制御できる。本発明の更にもう１つの実施態様において、制御装置２２は、遠隔ステーションに測定操作条件又は操作パラメータのいずれかを転送又は送信する遠隔通信装置のような、通信システムを更に含むことができる。
【００４８】
制御装置２２は、水処理システム１０内の流体の流れが、入口点１４からの水の水質、使用地点１８への水の水質、使用地点１８への水の需要又は水質、電気脱イオン化装置１６の操作効率又は容量を含むが、それらに限定されない種々のパラメータ、又は水導電率、組成、ｐＨ、濁り度、アルカリ度、温度、圧力及び流量のような種々の操作条件のいずれかに基づき調整できるように、水処理システム１０のいずれかの弁３２を作動させる信号を提供できる。それ故に、本発明の１つ以上の実施態様において、制御装置２２は、制御装置２２が水処理システム１０の操作パラメータを監視可能であるように、センサ２０からの信号、又は数組のセンサ若しくはセンサの組み合わせから一組の信号を受信できる。例えば、センサ２０は、貯蔵システム１２内の水導電率が制御装置２２によって監視できるように、貯蔵システム１２内に位置決めされた水導電率センサであっても良い。制御装置２２は、例えばセンサ２０からの信号に基づき、電気脱イオン化装置１６に電界を提供する、電源２４を制御する。操作中、制御装置２２は、電気脱イオン化装置１６に供給される電圧、電流、又は両方を増加、減少又は他の方法で調整できる。
【００４９】
本発明のもう１つの実施態様において、制御装置２２は、所定のスケジュールに従って、又は水質のような操作条件、若しくはセンサ２０によって測定される他のいずれかの操作パラメータに従って、電源２４から電気脱イオン化装置１６への印加電界の方向を逆にできる。例えば、制御装置２２は、測定パラメータが設定点に到達する時、電気脱イオン化装置１６に印加された電界の極性を逆にするように構成できる。もう１つの実施態様において、本発明は、例えば、全溶解固形物、導電率を含む水特性のような、但しそれらに限定されない測定された水特性に基づきサイクル時間を増加、減少又は他の方法で調整可能な制御装置を提供する。電気脱イオン化装置１６のサイクルは、電気脱イオン化装置１６内での流体の流れの関連する変更、反転又は置き換えと共に、電界内の反転間の期間を含む。例えば米国特許第４９５６０７１号明細書でＧｉｕｆｆｒｉｄａらによって記載されている極性反転は、本発明の範囲内であると考えられる。制御装置２２は、プログラミングによって設定されるか又は設定可能であって良く、あるいは水処理システム１０の耐用年数及び効率のいずれかを最大にするか、又は操作コストを減少させることが可能であるように自己調整できる。例えば、制御装置２２は、電気脱イオン化装置１６への印加電圧及び電流、又は両方、電気脱イオン化装置のイオン濃縮及びイオン減耗区画を通る流量、又は電気脱イオン化装置若しくは前処理システム、又は両方から、ドレン２６へ放出するための流量を調整する、使用者が選択可能な設定点又は自己調整設定点を有するマイクロプロセッサを含むことができる。
【００５０】
従って、１つ以上の実施態様によれば、水処理システムは、通常、水源に接続され、かつ貯蔵システム１２の第１領域内で通常、大気圧を超える圧力で、入口点１８からの水を保存する。貯蔵システム１２は、処理水を使用地点１８へ供給する配水システムに流体的に接続されても良い。水処理システム１０は、貯蔵システム１２の第２領域内の貯蔵システム１２に導入される処理水を生成するために、何らかの望ましくない種の少なくとも一部を除去することによって、入口点１４からの水を浄化又は処理する電気脱イオン化装置１６のような電気化学装置を有することができる。貯蔵システム１２の第１及び第２領域は、少なくとも１つの水質センサ、更に好ましくは、同様に電気化学装置の操作パラメータを調整できる、制御装置２２に接続された一組の水質センサによって監視できる。このように、制御装置２２は、貯蔵システム１２の第１及び第２領域を監視でき、かつ第１及び第２領域内の水の水特性を測定するセンサ又は一組のセンサ２０によって測定された特性のいずれかに応じて、電気化学装置の操作を制御できる。ここで使用されるように、用語「領域」は、容量、通常、貯蔵システム内の液体の容量を指す。例えば貯蔵システムは、対応する容量を含む容器の部分として画定される２つ以上の領域を有する１つの包装容器又は容器を有することができる。しかしながら、本発明の幾つかの実施態様によれば、貯蔵システムは、各領域が、対応する別個の容器によって画定される、２つ以上の領域を有することができる。
【００５１】
本発明のもう１つの実施態様によれば、制御システム２２は、センサ若しくは一組のセンサ２０又はその組み合わせを介して、貯蔵システム１２の第１及び第２領域内の少なくとも１つの水の水特性を監視又は測定でき、かつ少なくとも１つの使用地点１８へ流れる流量も測定でき、かつ測定特性に基づき、電気脱イオン化装置１６の操作パラメータを調整できる。それ故に、本発明の１つ以上の実施態様において、センサ２０は、入口点からの水及び処理水の少なくとも一方の少なくとも１つの特性を測定する。例えば、増加した流量が使用地点１８において測定される時、制御装置２２は、使用地点１８に流れるいかなる追加の需要も補うために、水を処理する電気脱イオン化装置１６の、印加電圧又は電流のような操作パラメータを調整できる。もう１つの実施態様において、制御装置２２は、貯蔵システム１２の第１及び第２領域内の容量、及び使用地点１８によって要求される過去の需要、例えば水の需要に応じて、電気脱イオン化装置１６の操作パラメータを調整できる。
【００５２】
本発明のもう１つの実施態様によれば、貯蔵システム１２は、処理水を、未処理水又は処理水と未処理水との混合物から分離する仕切りを有する。制御装置２２は、測定センサ２０及び弁３２を介して、特定の使用地点への処理水、原水又は混合水の流れを、その使用地点の固有の必要性に応じて制御できる。例えば、使用地点１８が軟水を必要とする場合、制御装置２２は、処理水のみが使用地点１８に提供されるように、配水システム内の１つ以上の弁３２を開放できる。あるいは、使用地点１８が軟水を必要としない場合、制御装置２２は、貯蔵システム１２内の処理水を分離し、かつ適切な弁を開放することによって、原水が配水システムを通って使用地点１８へ流れることを可能にする。
【００５３】
本発明のもう１つの実施態様によれば、貯蔵システム１２は、仕切り又はバッフルのような技術又は構造の使用によって、又は互いに分離できる別個の容器を利用することによって、領域へ入ってくる原水から浄化又は処理された水を分離することが可能である。このようにして、制御装置２２は、原水が電気脱イオン化装置１６に導入でき、かつ電気脱イオン化装置からの処理水が処理水の領域又は容器に移行できるように、１つ以上の弁３２を制御できる。更に、制御装置２２は、上記と同じように使用地点１８の要求に応じて使用地点１８に水を供給できる。それ故に、本発明のもう１つの実施態様において、第１及び第２領域の流体容量は、例えば使用地点による需要、電気脱イオン化装置の操作効率、及び領域内の水の水特性を含む幾つもの要因に応じて調整できる。システムは、空気のような、ガスを導入できる曝気装置、及び空気の溶解を行うための、及び／又は水の味覚に影響を及ぼすことがある化合物のような望ましくない種を揮発させる又はパージするための換気装置も含むことができる。水のような流体への往復の物質移動を可能にするいかなる単位操作も、本発明の技術に従って利用できる。曝気装置の例には、処理水又は使用地点からの水のような、曝気する流体中に沈められた穴あき管又は線、及び噴水水飲み器が含まれるが、それらに限定されない。もう１つの実施例によれば、曝気は、好ましくは、開放空気チャネル内で曝気される流体を曝すことによって実行できる。
【００５４】
本発明のもう１つの実施態様において、制御装置２２は、水処理システムの部品への制御信号を調整又は変化させるために使用できる制御パラメータを算出できる。例えば、制御装置２２は、水処理システムの水流の測定操作条件に基づき、ランゲリア飽和指数（ＬＳＩ）を算出できる。算出ＬＳＩは、設定点（給水点）と比較できる入力変数として、同じ又は別の制御装置において別の又は同じ制御ループで使用でき、かつ水処理システムの部品を作動、調整又は他の方法で制御する出力信号を発生させられる。ＬＳＩは、例えばＡＳＴＭ  Ｄ  ３７３９により算出できる。本発明の実施態様によっては、軟水のような処理水は、スケールを形成する低い傾向を有するように、低いＬＳＩを有する。ここで使用されるように、低ＬＳＩ水は、約２未満、好ましくは約１未満、かつ更に好ましくは約ゼロ未満のＬＳＩを有する。本発明のもう１つの実施態様において、処理水は、約３００μＳ／ｃｍ未満、好ましくは約２２０μＳ／ｃｍ未満、かつ更に好ましくは約２００μＳ／ｃｍ未満である低い導電率を有する。
【００５５】
本発明のもう１つの実施態様によれば、制御装置２２は、需要及び水質を監視でき、かつ印加電圧の増加若しくは減少、又は電気脱イオン化装置１６の電界反転間の期間のような電気化学装置の操作を調整できる、適応又は予測アルゴリズムを組み込むことによって水処理システムの操作を制御できる。例えば、制御装置２２は、シャワーヘッドとなる使用地点１８に供給するための、住居用途における早朝時間中の処理水の高い需要を予想する際に予測的であっても良い。制御装置２２は、不安定なオンオフ制御又はチャッタリングの可能性を減少させるために、不感帯制御部を組み込むことができる。不感帯は、必ずしも応答の制御信号を引き起こすことなしにセンサが提供する信号出力の範囲を指す。不感帯は、本発明の実施態様によっては、センサ内に本質的に存在し得るか、又は制御システムの一部としてプログラムされ得るか、又は両方である。不感帯制御部は、いかなる測定運動も平滑にすることによって不必要な断続的操作を回避できる。かかる制御技術は、寿命又は水処理システム１０の部品が故障する前の平均時間を長引かせることができる。使用できる他の技術は、多数決方式、時間平滑化若しくは時間平均化測定又はその組み合わせの使用を含む。
【００５６】
本発明のもう１つの実施態様によれば、補助的用途への水流５８は、追加の又は二次的利益を提供できる。例えば、水流５８は、ドレン２６に行くよりもむしろ、灌漑用、再利用用又は収集された若しくは濃縮された塩の回収用のような、何らかの住宅、商業又は産業用途に灌漑用水を提供するために使用できる。
【００５７】
もう１つの実施態様によれば、本発明は、各々が配水システムに接続できる複数の出口ポートを有する、容器又は複数の容器を提供できる。複数の出口は、水をいずれかの使用地点に選択的に送り出すことを可能にする。複数の出口は、システムが特定の使用地点に特定の又は所定の水質を有する水を送り出すことを可能にする。例えば、低い導電率を有する水は、高品質の水を要求する、シャワーのような使用地点に送り出せる。かかるシステムは、水の硬度に影響を受けない使用地点への硬水の送り出しも提供できる。センサは、水質の指標として水導電率を測定できる。制御システムは、使用地点の水質要件に対応する適切な、又は最も近い水質を有する水を提供するために、例えば分配システムにおいて弁又はポンプ、又は両方を制御できる
【００５８】
本発明は、例示的であり、かつ本発明の範囲を限定することが意図されない次の実施例を介して更に例示される。
【実施例】
【００５９】
この予言的な実施例は、本発明によって設計できる水処理システムに関する。図３は、本発明の水処理システムに使用できる貯蔵システムの概略図である。貯蔵システム１２は、通常、入口点（図示せず）に流体的に接続された入口６２と、通常、使用地点（図示せず）に流体的に接続された出口６４とを有する容器１３を有する。
【００６０】
容器１３は、電気脱イオン化装置（図示せず）に流体的に接続された第２入口６３を有する。容器１３は、例えば、オフセット及び回転配列又はその組み合わせを含む、種々の構成で配列できる、少なくとも１つのバッフル６６を有する。更に、バッフル６６は、一重、二重若しくは三重セグメントバッフル又はその組み合わせであっても良い。少なくとも１つの水特性センサ２０は、圧力、温度、ｐＨ及び導電率のような水特性を測定するために、容器１３に設置できる。センサ２０は、種々の構成で設置できる。例示したように、水の導電率を測定する３つのセンサ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃが、容器１３の高さに沿って設置される。操作中、各センサ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃは、測定された水導電性に対応する信号を制御装置（図示せず）に提供する。
【００６１】
制御装置は、測定値を平均するように構成できるか、又はいかなる水導電率差も監視できる。前者において、制御装置は、平均測定導電率に基づき、第２入口６３に戻る処理水を生成するための出口６４から流れる水を軟水にする電気脱イオン化装置の操作パラメータを制御する。後者の配列において、制御装置は、容器１３内の処理水及び原水間の界面を監視し、かつ処理水を使用地点へ提供するために、必要に応じて電気脱イオン化装置の操作を制御する。例えば、導電率差によって測定される原水及び処理水間の界面６８が、センサ２０ｂに到達する前に、制御装置は、第１操作条件で水を処理するために電気脱イオン化装置の操作を制御する。処理水の需要により、界面６８がセンサ２０ｂ及び２０ｃの間に移る結果になるならば、制御装置は、水を高速で処理するか、又は望ましくない種を高速で除去する第２操作条件で、電気脱イオン化装置を制御できる。このように、バッフル及びセンサ配列の建設的な使用は、水処理システム及びその部品の操作を最適化できる。
【００６２】
当業者は、ここに記載されている全てのパラメータ及び構成が、例であることが意図され、かつ実際のパラメータ及び構成は、本発明のシステム及び方法が使用される具体的な用途によって決まることを認めるであろう。当業者は、定常の実験法の域を出ないものを使用するだけで、ここに記載されている本発明の具体的な実施態様の多くの等価物も認識又は確認できるであろう。例えば、当業者は、本発明が、未処理水及び処理水間の混合を最小限に抑え、かつ望ましい時にかかる混合を最大にするか、又は必要に応じて混合度を制御するように構成できることを認識できるであろう。更に、当業者は、定常の実験法の域を出ないものを使用するだけで、本発明の部品又はシステムの建設材料を選択できるであろう。従って、前述の実施態様は、専ら例として提示されること、並びに添付の請求項及びその均等の範囲内で、本発明が具体的に記載されている以外の方法で実施できることが理解されるべきである。本発明は、ここに記載されている各個別の特徴、システム、又は方法を対象とする。その上、２つ以上のかかる特徴、システム、又は方法のいかなる組み合わせも、かかる特徴、システム、又は方法が互いに矛盾していないならば、本発明の範囲内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の１つ以上の実施態様による、１組のセンサを有する貯蔵システム及び電気脱イオン化装置のような処理装置を示す水処理システムの工程流れ図である。
【図２】本発明の１つ以上の実施態様による、減耗及び濃縮区画を通る流体及びイオンの流れの方向を例示する典型的な電気脱イオン化装置を通る概略断面図である。
【図３】本発明の１つ以上の実施態様による、バッフルプレート及びセンサの使用を例示する容器を通る概略断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  水処理システム
１２  貯蔵システム
１４  入口点
１６  電気脱イオン化装置
１８  使用地点
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  センサ
２２  制御装置
２８  前処理システム
６２、６３  入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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