(57)【要約】【課題】消耗したリザーブ容量を再生でき、したがってシステム効率を向上できるツインタンク水処理システムおよび方法を提供することにある。【解決手段】本発明の実施形態は、ツインタンク水処理システムおよび方法を提供する。本発明の水処理システムは、第１組のセンサおよび第１樹脂床を備えた第１タンクと、第２組のセンサおよび第２樹脂床を備えた第２タンクと、流量計および第１組のセンサ、第２組のセンサおよび流量計に接続しているコントローラを備えた弁組立体とを有している。本発明の方法は、樹脂床が、流量計、センサおよび水硬度設定からの入力に基づいて消耗されたものと決定する段階を有している。【選択図】図５
2013505834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１組のセンサおよび第１樹脂床を備えた第１タンクと、
第２組のセンサおよび第２樹脂床を備えた第２タンクと、
第１タンクおよび第２タンクに連結されかつ第１組のセンサ、第２組のセンサおよび流量計に接続しているコントローラを備えている弁組立体とを有し、
コントローラは、流量計および第１組のセンサからの入力に基づいて第１樹脂床が消耗したことを決定し、かつ第１樹脂床が消耗したときに稼働運転を第１タンクから第２タンクに切換えることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記コントローラは、第１組のセンサを用いて、樹脂床に沿う硬度フロントの位置を決定し、流量計を用いて、樹脂床を通って流れた流体の体積を測定し、かつ第１組のセンサの位置を決定することを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
前記コントローラは、硬度フロントの位置を用いた水の硬度設定、樹脂床を通って流れた流体の測定体積および第１組のセンサの位置を計算し、水の硬度設定を用いた残りの流体の体積容量、樹脂床容量および樹脂床を通って流れた流体の測定体積を推定し、かつ残りの体積容量の流体が第１樹脂床を通って流れたときに第１樹脂床が消耗したことを決定することを特徴とする請求項２記載の水処理システム。
【請求項４】
前記コントローラは、流量計および第２組のセンサからの入力に基づいて第２樹脂床が消耗したことを決定し、かつ第２樹脂床が消耗したときに稼働運転を第２タンクから第１タンクに切換えることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項５】
前記弁組立体は、流体の流れを第１タンクに制御する第１ピストン弁組立体を有し、コントローラは、第１ピストン弁組立体を制御して、第１樹脂床が消耗したときに第１樹脂床の再生を行うことを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項６】
前記弁組立体は切換え弁組立体を有し、コントローラは、第１樹脂床が消耗したときに稼働運転を第１タンクから第２タンクに切換えるべく制御することを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項７】
前記第１樹脂床は、該第１樹脂床内に残されたリザーブ容量が実質的にゼロになったときに、消耗したと決定されることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項８】
使用者インターフェースを更に有し、コントローラは、流量計、第１組のセンサおよび使用者インターフェースからの入力に基づいて、第１樹脂床が消耗したことを決定することを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項９】
前記第１組のセンサは、第１タンクの外部の第１センサ接続部を介してコントローラに接続しており、第２組のセンサは、第２タンクの外部の第２センサ接続部を介してコントローラに接続していることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項１０】
システム入口およびシステム出口を更に有し、流量計がシステム出口で弁組立体に連結されていることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
【請求項１１】
樹脂床を通って流れた流体の体積を測定する段階と、
初期水の硬度設定を引き出す段階と、
樹脂床容量を引き出す段階と、
少なくとも１つのセンサを用いて、樹脂床に沿う硬度フロントの位置を測定する段階と、
硬度フロント位置、樹脂床を通って流れた流体の体積および少なくとも１つのセンサの配置を用いて、新水の硬度設定を計算する段階と、
新水の硬度設定、樹脂床容量および樹脂床を通って流れた流体の測定体積を用いて、残りの流体の体積容量を推定する段階と、
残りの体積容量の流体が樹脂床を通って流れたときに、樹脂床が消耗したことを決定する段階とを有することを特徴とする、水処理システムの樹脂床が消耗した時点の決定方法。
【請求項１２】
第１位置での樹脂床の第１導電率を測定する段階と、第２位置での樹脂床の第２導電率を測定する段階とを更に有し、第２位置は第１位置から垂直方向に間隔を隔てており、第１導電率と第２導電率との比を計算して、樹脂床に沿う硬度フロントを決定する段階を更に有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１導電率および第２導電率は、硬度フロントが第１位置および第２位置の両位置より低いときは実質的に等しく、硬度フロントが第１位置と第２位置との間にあるときは実質的に異なることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記硬度フロントが少なくとも１つのセンサの１つのセンサ位置にほぼ等しいときは、新水の硬度設定を計算する段階を更に有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記樹脂床が消耗したときは、樹脂床の再生をトリガする段階を更に有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記初期水の硬度設定および樹脂床容量は、使用者インターフェースから引き出されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記樹脂床が消耗したときに、流体の流れを直ちに第２樹脂床に切換える段階を更に有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記初期水の硬度設定は、メモリに記憶された、予め計算された水硬度設定であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
第１組のセンサおよび第１樹脂床を備えた第１タンクと、
該第１タンクに連結された弁組立体とを有し、該弁組立体は流量計およびコントローラを備え、該コントローラは第１組のセンサおよび流量計に接続しており、
初期水の硬度設定を引き出すことができる使用者インターフェースを更に有し、
コントローラは、流量計および第１組のセンサからの入力に基づいて、初期水の硬度設定を実質的に連続的に調節し、調節された水硬度設定に基づいて、第１樹脂床が消耗するまで流体の流れの残りの体積容量を計算し、かつ流体の流れの残りの体積容量が、流量計により測定された体積容量を超えたときに第１樹脂床の再生を開始させることを特徴とする水処理システム。
【請求項２０】
第２組のセンサおよび第２樹脂床を備えた第２タンクを更に有し、コントローラは、第１樹脂床の再生が開始されると、稼働を第１タンクから第２タンクに切換えることを特徴とする請求項１９記載の水処理システム。
【請求項２１】
前記コントローラは、流量計および第２組のセンサからの入力に基づいて初期水の設定を連続的に調節し、調節された水硬度設定に基づいて、第２樹脂床が消耗するまで流体の流れの残りの体積容量を計算し、かつ流体の流れの残りの体積容量が、流量計により測定されたときに第２樹脂床の再生を開始させることを特徴とする請求項２０記載の水処理システム。
【請求項２２】
前記弁組立体はコントローラにより制御される切換え弁組立体を有し、該切換え弁組立体は、稼働を第１タンクの１つから第２タンクに、および第２タンクから第１タンクに切換えることができることを特徴とする請求項２０記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２００９年９月２９日付米国仮特許出願第６１／２４６，９０４号に関する米国仮特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条の優先権を主張する。尚、この米国仮特許出願の全内容は本願に援用する。
【０００２】
軟水化システムでは、多重タンクが連続軟水を得るための効率的で信頼できる手段を提供している。シングルタンクシステムでは、リザーブ容量が、しばしば、タンクコントローラ内に構成される。リザーブ容量は、再生が行われるまで、標準水の使用期間中に硬水が供給されないように確保すること（すなわち、未処理水が出力されないように確保すること）を補助する。例えば、午前２：００時に再生が開始され、かつリザーブ容量をもたない軟化容量が午前１０：００に消耗するものとすると、リザーブ容量は、予定された再生時間まで軟水生産を維持できる。消耗されないリザーブ容量は再生されず、したがってシステムの効率が低下される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の或る実施形態は、第１組のセンサおよび第１樹脂床を備えた第１タンクと、第２組のセンサおよび第２樹脂床を備えた第２タンクとを有する水処理システムを提供する。水処理システムはまた、第１タンクおよび第２タンクに連結された弁組立体を有している。弁組立体は、第１組のセンサ、第２組のセンサおよび流量計に接続しているコントローラを有している。また、コントローラは、第１樹脂床が、流量計および第１組のセンサからの入力に基づいて消耗され、かつ第１樹脂床が消耗したときに第１タンクから第２タンクに稼働運転を切換えることを決定する。
【０００４】
本発明の或る実施形態は、水処理システムの樹脂床の消耗を決定する方法を提供する。本発明の方法は、樹脂床を通って流れた流体の体積を測定する段階と、水硬度設定および樹脂床容量を引き出す段階と、少なくとも１つのセンサを用いて、樹脂床に沿う硬度フロント（hardness front）の位置を測定する段階とを有している。本発明の方法はまた、硬度フロント位置、樹脂床を通って流れた流体の体積および少なくとも１つのセンサの配置を用いて、新水の硬度設定を計算する段階と、新水の硬度設定、樹脂床容量および樹脂床を通って流れた流体の測定体積を用いて、残りの流体の体積容量を推定する段階と、残りの流体の体積容量が樹脂床を通って流れたときに、樹脂床が消耗したことを決定する段階とを有している。
【０００５】
本発明の或る実施形態は、第１組のセンサおよび第１樹脂床を備えた第１タンクを有する水処理システムを提供する。本発明の水処理システムはまた、第１タンクに連結された弁組立体を有している。該弁組立体は、流量計と、第１組のセンサおよび流量計に接続しているコントローラとを備えている。この水処理システムは更に、初期水の硬度設定を引き出すことができる使用者インターフェースを有している。コントローラは、流量計および第１組のセンサからの入力に基づいて、初期水の硬度設定を実質的に連続的に調節し、調節された水の硬度設定に基づいて、第１樹脂床が消耗するまで流体の流れの残りの体積容量を計算し、かつ流体の流れの残りの体積容量が、流量計により測定された体積容量を超えたときに第１樹脂床の再生を開始させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態によるツインタンク水処理システムを示す斜視図である。
【図２】図１のツインタンク水処理システムを示す平面図である。
【図３】図１のツインタンク水処理システムを示す側断面図である。
【図４】図１のツインタンク水処理システムの弁組立体の一部を示す分解斜視図である。
【図５】図１のツインタンク水処理システムの弁組立体の他の部分を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の全ての実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用が、以下の記載に説明されまたは図面に示されたコンポーネンツの構造および配置の細部に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態とすることができ、かつ種々の方法で実施できる。本明細書において使用される語句および用語は、説明を目的とするものであって、限定のためのものではないことを理解すべきである。本明細書における「含む」、「からなる」または「有している」およびこれらの派生用語は、以下に出てくる品名およびその均等物並びに付加品目を包含することを意味している。特定または限定しない限り、用語「取付けられ」、「連結され」、「支持され」および「カップリングされ」およびこれらの派生用語は、直接的および間接的な取付け、連結、支持およびカップリングの広く包含するものである。また、「連結され」および「カップリングされ」は、物理的または機械的な連結またはカップリングに限定されるものではない。
【０００８】
以下の説明は、当業者が本発明の実施形態の製造および使用を可能にするためのものである。図示の実施形態の種々の変更は当業者には容易に明白であろうし、本発明の包括的な原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく他の実施形態および用途に適用されよう。したがって、本発明の実施形態は図示の実施形態に限定されるものではないが、本明細書に開示する原理および特徴に一致する最大範囲が認められるべきである。以下の詳細な説明は、図面（同類の構成要素には同じ参照番号が使用されている）を参照して読むべきである。図面（必ずしも正確な縮尺ではない）は選択された実施形態を示すものであり、本発明の実施形態の範囲を限定するものではない。当業者ならば、本明細書に示す例が多くの有効な変更例を有しかつ本発明の実施形態の範囲内に包含されるものであることを認識されよう。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態によるツインタンク水処理システム１０を示すものである。システム１０は、第１タンク１２と、第２タンク１４と、弁組立体１６と、センサ１８とを有している。或る実施形態では、システム１０は、実質的に連続的な住宅用または商業用の水軟化に使用できる。
【００１０】
図２に示すように、弁組立体１６は、未処理流体（例えば「硬」水）を受入れるためのシステム入口２０と、処理済み流体（例えば「軟」水）を供給するためのシステム出口２２とを有している。或る実施形態では、弁組立体１６はバイパス弁２４を有し、該バイパス弁２４は、システム入口２０で受入れた流体を、システム１０をバイパスさせて、直接システム出口２２に流すことができる。このため、バイパス弁２４は、例えばシステム１０のメインテナンス時に、必要に応じて未処理流体をシステム出口２２に流すことができる。バイパス弁２４が作動されないときは、弁組立体１６は、未処理流体を、システム入口２０から、第１タンク１２または第２タンク１４のいずれかのタンク入口２６（図３）に向けて流し、処理することができる。次に、弁組立体１６は、第１タンク１２または第２タンクのいずれかのタンク出口２８から処理済み流体を受入れて、該処理済み流体をシステム出口２２に向けて流すことができる。
【００１１】
或る実施形態では、弁組立体１６は、どのタンク１２、１４を稼働させるかを制御でき、かつ稼働していないタンク１４、１２の再生プロセスを制御できる。例えば弁組立体１６は、第１タンク１２を稼働させて流体を処理する一方、第２タンク１４の稼働を停止させ、また稼働中の第１タンク１２がひとたび消耗して再生を必要とする場合には、流体の流れを第２タンク１４に切換えて流体を処理し、かつ第１タンク１２の再生を制御することができる。これにより、従来のシングルタンクシステムのように休止を要することなく、実質的に連続的に流体を処理できる。
【００１２】
弁組立体１６はまた、第１タンク１２および第２タンク１４の両方の再生段階を制御できる。例えば、各タンク１２、１４には、ナトリウムイオンのような一価の陽イオンで飽和された樹脂床３０（図３）を設けることができる。一価の陽イオンは、結合部位で樹脂床の樹脂ビーズに結合できる。処理中、未処理流体はタンク入口２６から樹脂床３０を通って流れ、未処理流体中の二価および／または三価の陽イオン（例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、アルミニウムイオン等。以下、「硬度イオン（hardness ions）」と呼ぶ）が、樹脂ビーズの結合部位で一価の陽イオンと置換される。次に、処理済み流体（すなわち、実質的に硬度イオンが存在しない流体）が、タンク出口２８を通って供給される。より詳しくは、図３に示すように、未処理水が、タンク１２、１４の頂部近くのタンク入口２６を通って供給され、樹脂床３０を通ってタンク１２、１４の底部へと下方に流れ、コレクタカップ３２を通ってディストリビュータチューブ３２内に流入し、該ディストリビュータチューブ３４を通ってタンク出口２８へと上昇する。
【００１３】
未処理水が樹脂床３０に到達すると、硬度イオンは、最初に出合う結合部位に結合する。このため、樹脂床３０の頂部が最初に消耗する。より詳しくは、消耗した樹脂と消耗していない樹脂との間の界面すなわち硬度フロントは、樹脂床３０の頂部で開始し、時間の経過につれて樹脂床３０を通って下方に移動する。実質的に全ての結合部位からの一価の陽イオンがひとたび硬度イオンと置換されてしまうと（すなわち、ひとたび硬度フロントがタンク１２、１４の底または底近くに到達すると）、樹脂床３０は消耗したものと考えることができ、例えばブライン溶液で再生させ、樹脂床３０を一価の陽イオンで再飽和させる必要がある。或る実施形態では、弁組立体１６は、後述のように、タンク１２、１４の樹脂床３０が消耗した時点を決定するための、センサ１８および少なくとも１つの流量計３８（図２）と接続しているコントローラ３６を有している。図２に示すように、弁組立体１６は、システム出口２２を通って流れる流体の体積を測定する流量計３８を有している。或る実施形態では、流量計３８は、システム入口２０、一方のタンク入口２６および／または一方のタンク出口２８を通って流れる流体の体積を測定できる。
【００１４】
図１および図２に示すように、各タンク１２、１４には２つのセンサ１８を設けることができる。或る実施形態では、センサ１８は導電率プローブで構成され、互いに垂直方向に間隔を隔ててタンク１２、１４内に配置される。樹脂床３０の導電率は、結合部位を占拠するイオンに基づいて定められる。したがって、各センサ１８により測定される導電率は、結合部位が一価のナトリウム陽イオンを含んでいるときは高くなり、かつ結合部位が二価または三価の硬度イオンを含んでいるときは低くなって、硬度フロントの両側に異なる導電率が生じる。水の供給を変えることにより、システム１０に供給される流体の導電率は一定でなくなる。コントローラ３６は、後述のように、２つの導電率測定値（すなわち２つのセンサ１８からの測定値）の比を使用して、硬度フロントの位置を決定できる。この比を使用することにより流体の導電率はコモンモード信号となり、これにより、得られる比は、樹脂床３０のナトリウムイオンの導電率および／または硬度イオンの導電率に基づいて定められる。
【００１５】
導電率はまた、温度により強い影響を受ける。温度補償は倍率（multiplying factor）にすることができる。センサ１８が同じ温度にあるときは、導電率比は温度から独立させることができる。樹脂床３０が熱平衡に到達するまで流体の流れがあるときは、センサ１８は異なる温度にある。熱平衡に到達する時間は硬度フロントの移動よりかなり短いので、デジタル低域通過フィルタは、温度効果の除去を補助する比に適用できる。或る実施形態では、樹脂床３０の樹脂の種類は、比に影響を与えるファクタでもありかつコントローラ３６が比を決定するときに考慮に入れることができる。
【００１６】
導電率はまた、各センサ１８の「セル定数（cell constant）」により影響を受ける。セル定数は、各センサ１８の２つの電極間の導電経路の有効長さと、各センサ１８の２つの電極間の断面積との比である。セル定数はまた、電極の幾何学的形状により制御される。一実施形態では、両センサ１８が同じセル定数を有する場合には、両センサ１８により測定される比はセル定数から独立させたものとする。両センサ１８のセル定数が同じでない場合、導電率の比が既知であれば、セル定数の比は計算できる。例えば、後述のように、導電率の比は、再生の後および稼働サイクルの完了後に知ることができる。セル定数の比が既知であれば、このセル定数を、計算した導電率の比の補正に使用できる。
【００１７】
再生後は、両センサ１８がほぼ同じ濃度のナトリウムイオンに露出されるため、この比は約１．０となる。硬度イオンはナトリウムと置換されるので、樹脂床３０は、頂部から出発して導電率が徐々に小さくなり、底部に向かって進行する。これにより、頂部センサ１８のコンダクタンスに対する底部センサ１８のコンダクタンスの比を、「前縁部（leading edge）」を表示させる比に増大させる。例えば、硬度フロントが両センサ１８の間にあるときは、この比は約１．８と約２．４との間にある。比の最大値は、ナトリウムのコンダクタンスと硬度イオンとの比の関数である。
【００１８】
硬度フロントが底部センサ１８を通るとき、両センサ１８がほぼ同じ濃度の硬度イオンに露出されるので、比は、比の「後縁部（trailing edge）」を表示する約１に再び接近する。このため、再生された比と消耗した比との間に差は全くなく、硬度フロントが両センサ１８の間にあるときにのみ、約１．０とは異なる比になる。
【００１９】
或る実施形態では、コントローラ３６には、センサ１８により検出されかつコントローラ３６により引き出される測定値を用いて、比を計算するアルゴリズムを実行できるマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ（図示せず）を設けることができる。
【００２０】
再生後は、コントローラ３６は、前縁部が生じるまで前縁部状態にある。コントローラ３６は、より詳しくは前縁部が生じるときに、次式を用いて、前縁部の硬度フロントＰ[ｌｅ]の確率を計算できる。
2013505834.tif 000003
【００２１】
一実施形態では、前縁部状態にあるとき、コントローラ３６は、最大比ではなく現在の計算された比を使用する。また、或る実施形態では、コントローラ３６は、最後の再生がむしろ最小比以外で生じるため、計算された比の平均を使用できる。これにより、再生後に存在する減少した信号を無視することができる。コントローラ３６は、Ｐ[ｌｅ]がゼロでないとき、前縁部状態から後縁部状態に切換えることができる。換言すれば、コントローラ３６は、Ｐ[ｌｅ]がゼロから１に変化すると、前縁部が生じることを決定できる。ひとたび前縁部が生じると、コントローラ３６は、いつ後縁部が生じるかを決定するため、前縁部状態から後縁部状態に切換えることができる。
【００２２】
コントローラ３６は、次式を用いて、後縁部の硬度フロントＰ[ｔｅ]の確率、より詳しくはいつ後縁部が生じるかを計算できる。
2013505834.tif 000004
【００２３】
コントローラ３６はまた、後縁状態にあるときに、Ｐ[ｔｅ]を計算する。次に、コントローラは、Ｐ[ｌｅ]およびＰ[ｔｅ]を用いて、樹脂床３０の差し迫った消耗を決定しまたは検出する。例えば、一実施形態では、コントローラ３６は、連続４時間につき、Ｐ[ｌｅ]とＰ[ｔｅ]との積が例えば約０．３８より大きい場合には、完全消耗を検出できる。他の実施形態では、コントローラ３６は、後述のように、ひとたび硬度フロントが最下方のセンサ１８を通ると（すなわち、ひとたび後縁部がトリガされると）、樹脂床３０の差し迫った消耗を検出し、かついつ樹脂床３０が完全に消耗するかを計算できる。
【００２４】
或る実施形態では、コントローラ３６は、図１および図３に示すように、例えば外部接続部４０を介して比を計算すべくセンサ１８から導電率測定値を引き出す。一実施形態では、後述のアルゴリズムをコントローラ３６で使用できる。
【００２５】
コントローラ３６は、２つのデジタル信号ラインを用いて、８レベルのウォルシュ近似を正弦波に発生させることができる。この信号は、ウォルシュ正弦波発生器に入力され、項（term）を正しい比で結合する。ウォルシュ正弦波発生器の出力は、本質的に純粋の正弦波に生じる高次の高調波を除去すべく、低域通過フィルタに入力される。低域通過フィルタの出力はレジスタに通され、センサ１８の電極を駆動する。電流が増大するとセンサ１８に供給される電圧は低下するため、レジスタは導電率信号の範囲を増大できる。全ての非ゼロ発生器電圧について、導電率の比は発生器電圧から独立させることができる。
【００２６】
センサ１８は、正弦波により励振させることができる。一実施形態では、正弦波は、約１００ミリボルトのピーク振幅をもつ約１，０００Ｈｚの周波数を有している。この低励振電圧は、センサ１８の電極に化学的還元（chemical reduction）が生じることを防止する補助をなす。また、比較的高い励振周波数は、電極の二重層キャパシタンスの効果が生じる可能性を低減させることを補助する。
【００２７】
各センサ１８からの電流は、個々の電流対電圧コンバータに供給される。電流対電圧コンバータは、センサ１８を通る電流を電圧に変換できる。一実施形態では、電流対電圧コンバータには、ナイキスト周波数より高い周波数を減衰させる低域通過フィルタを設けることができる。低域通過濾過された電圧は、次に、コントローラ３６のＡ／Ｄ入力に供給される。コントローラ３６は、各センサ入力について１サイクルの８つのサンプルを交互に読取る。フーリエ変換は、各電流の例えば４０００サイクルを用いて電流の大きさを適宜濾過しかつ計算できる。４０００サイクルについてフーリエサムを計算した後、コントローラ３６は、比を計算しかつこの比を他の低域通過フィルタに適用する。一実施形態では、コントローラ３６は、低域通過濾過された比を１分間毎に１回計算する。
【００２８】
或る実施形態では、コントローラ３６は、樹脂床３０を通る消耗フロントに従う適応性あるアルゴリズムを用いることができる。これらのアルゴリズムは、例えば未処理水の不等汚染により引き起こされるセンサ１８により測定される変化を補償できる。例えば、未処理水には、未処理水中の硬度イオン濃度に基づいた硬度設定（例えば、キログレイン／ガロンでの水硬度設定）を含めることができる。異なる水源からの未処理水または同じ水源からの未処理水には、硬度イオンの不等汚染または不等濃度による変化した実硬度設定を含めることができる。
【００２９】
或る実施形態では、コントローラ３６は、硬度フロントが決定された位置に到達するまで、硬度フロントの位置および処理された流体の体積を決定でき、かつこれらの決定に基づいて流体の硬度設定を調節できる。この結果、より正確な硬度設定を用いて、樹脂床３０が完全に消耗する前に、利用できる体積容量を推定することができる。
【００３０】
一実施形態では、コントローラ３６は、例えば使用者による入力として、推定した初期硬度設定を使用でき、かつセンサ１８および流量計３８からの測定値に基づいて硬度設定を調節できる。一実施形態では、コントローラ３６が樹脂床の差し迫った消耗を検出すると（すなわち、コントローラ３６が後縁部を検出すると）、コントローラ３６は、未処理水の変化した実際の硬度設定を補償するため、次の公式を用いて新しい硬度設定を自動的に調節する。すなわち、
調節比＝（（１００-センサ配置）×（容量）×１０００）／（（最後の再生以来使用した流体体積）×（現在の硬度））
新しい硬度＝古い硬度×調節比
【００３１】
より詳しくは、「調節比（adjust ratio）」は、樹脂床の既知の容量（例えば、使用者による入力としての容量、グレイン）、最下方センサ１８の配置（例えば、使用者による無単位入力）、最後の再生以来処理された流体の測定体積（例えば、流量計により測定された体積、ガロン）および古い硬度設定（例えば、使用者により入力されたものまたはコントローラ３６により予め計算されたもの、キログレイン／ガロン）に基づいて計算できる。新しい硬度設定は、古い硬度設定と調節比との積で求めることができる。或る実施形態では、調節比は、約±２０％に制限される。或る実施形態では、使用者は、図１に示すようなコントローラ３６のインターフェース４１を用いて、樹脂床の容量、センサ１８の配置、初期硬度設定または他の情報のような情報を入力できる。
【００３２】
各サイクル中の硬度設定を調節するための、上記のようなセンサ１８からの測定値並びに流量計３８からの測定値を用いることにより、樹脂床の消耗完了時点をより正確に測定できる。例えば、新しい硬度設定および樹脂の既知の容量を用いることにより、樹脂床３０の全体積容量を計算できる。全体積容量から、最後の再生以来処理された流体の測定体積を減じることにより、樹脂床３０が完全に消耗する前に利用できる残りの体積容量（すなわち、硬度フロントが最下方センサ１８から樹脂床３０の底部まで移動する体積容量）を決定できる。この結果、全樹脂床３０を完全に使用でき、システム１０の効率を最大にできる。例えば、導電率センサを備えていない従来のシステムは、一般に、リザーブ容量を必要とする。このようなシステムは、いつ再生を行うべきか（すなわち、或る量の流体が処理された後の時点）を決定するのに、流量センサを使用しているに過ぎない。流量センサは、硬度フロントが樹脂床に沿って配置される位置を決定できないため、従来の殆どのシステムは、硬水が供給される前に再生が行われることを確保すべく、リザーブ容量を備えた構成にしなければならない。本発明の或る実施形態では、もはやシステム１０にリザーブ容量を設ける必要はない。なぜならば、樹脂床３０が完全に消耗する前に処理できる流体の推定体積容量が、稼働サイクル中に非常に正確に測定され、かつ第１タンクが再生を必要とするときはいつでも、第２タンク１４が瞬時の流体処理源を形成し得るからである。
【００３３】
コントローラ３６は、硬度フロントが樹脂床を通るようにする適応アルゴリズムを使用する。コントローラはまた、測定値、過去の比計算および他のデータを記憶するための電気的に消去および書込み可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等の物理的メモリで構成できる。例えば、以前の稼働サイクル中の最小比および最大比に関する歴史的情報をメモリに記憶させることができる。この情報は、硬度フロントの位置を推定すべく、電源を切った後に使用できる。
【００３４】
或る実施形態では、弁組立体１６は、いずれのタンク１２、１４を稼働させるか、および稼働していないタンク１２、１４の再生プロセスを制御できる。図２および図４に示すように、システム１０には、第２タンクアダプタ４２と、アダプタクリップ４４と、ヨーク４６と、第２タンク１４を弁組立体１６の弁本体５０に連結するためのヨークマウント４８とを設けることができる。アダプタクリップ４４は、図４に示すように、ヨークマウント４８を、ねじのようなファスナ５２を介して弁本体５０および第２タンクアダプタ４２に連結できる。ヨークマウント４８と弁本体５０との間並びにヨークマウント４８と第２タンクアダプタ４２との間の連結箇所には、シールとしてＯリング５４およびリテーナリング５６を使用することもできる。図４に示すように、第２タンクアダプタ４２は、該第２タンクアダプタ４２と第２タンク１４との間の連結を実質的にシールするため、ディストリビュータアダプタキット５８と、ディストリビュータリテーナリング６０と、Ｏリングとを有している。また、図５に示すように、弁本体５０は、ディストリビュータアダプタ９６およびリテーナリング９８により第１タンク１２に連結される。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態による弁組立体１６の一部を示す。図５に示すように、弁組立体１６は、第１ピストン組立体６４および第２ピストン組立体６６を有し、それぞれ、第１タンク１２および第２タンク１４内の流体分配を制御する。例えば、コントローラ３６は、スペーサ組立体７０内のピストン６８の位置を制御して、稼働サイクルのための適正流体移動または再生サイクルの種々の段階（例えば、バックウォッシュ、ブライン吸引、すすぎ、ブライン充填）での適正流体移動を行わせることができる。一実施形態では、弁組立体１６はタイマ組立体および／または光エンコーダ（図示せず）を有し、ピストンロッドリンク７２を移動させかつスペーサ組立体７０内でのピストン６８の位置を制御することができる。コントローラ３６はまた、スペーサ組立体７０内でのピストン位置をモニタリングして、再生サイクルの段階をモニタすることができる。センサ１８とインターフェースするように設計された単一のコントローラ３６、流量計３８および両ピストン組立体６４、６６は、簡単で効率の高いシステム１０を提供できる。また、図５に示すように、各ピストン組立体６４、６６は、ワッシャ７４と、ネジ７６と、端プラグ７８と、シール８０と、ピストンロッド８２と、ピストンロッドリテーナ８４とで構成できる。弁組立体１６は、図５に示すように、スペーサ組立体８８および端プラグ９０からなる切換え弁組立体８６により、第１タンク１４または第２タンク１６への流体の流れを制御できる。切換え弁組立体８６は、端板９２およびねじ９４により弁本体５０内に収容される。
【００３６】
或る実施形態では、弁組立体１６は、図５に示すように、再生段階中に、インジェクタ組立体１００およびブライン弁組立体１０２を使用できる。インジェクタ組立体１００は、インジェクタ本体１０４と、インジェクタスロートと、インジェクタスクリーン１０８と、インジェクタノズル１１０と、インジェクタキャップ１１２と、ねじ１１４と、Ｏリング１１６と、ワッシャ１１８と、スペーサ１２０と、ドレンライン流量制御リテーナボタン１２２と、空気拡散器１２４とで形成できる。ブライン弁組立体１０２は、ブライン弁座１２６と、ブライン弁茎１２８と、ブライン弁スペーサ１３０と、ブライン弁キャップ１３２と、ブライン弁スプリング１３４と、ブラインライン流量制御リテーナ１３６と、ブラインライン流量制御アダプタ１３８と、Ｏリング１４０と、リテーナリング１４２と、ワッシャ１４４とで形成できる。一実施形態では、インジェクタ組立体１００は弁組立体１６のドレン部分１４６と流体連通させ、ブライン弁組立体１０２はインジェクタ本体１０４に連結させることができる。
【００３７】
或る実施形態では、コントローラ３６は、システム１０の欠陥または故障を判断するのにも使用できる。再生中、コントローラ３６はセンサ１８の電流の抵抗部分（実部分）の最大値および最小値を測定できる。再生の終時には、コントローラ３６は、下記の公式を用いて、存在した確率Ｐ［salt］を計算できる。
2013505834.tif 000005
【００３８】
Ｐ［salt］が０．４３未満の場合には、コントローラ３６は「No salt」フラグを設定し、再生中に（すなわち、ブライン溶液から）塩が全く存在しないか、最小量であることを表示する。Ｐ［salt］が０．４３未満でない場合には、コントローラはNo saltフラグを取り消す。
【００３９】
或る実施形態では、コントローラ３６が差し迫った消耗を検出したとき（すなわち、後縁部がトリガされたとき）、コントローラ３６は、最後の４つの稼働サイクルについてＰ［ｌｅ］の移動平均を計算できる。次に、コントローラ３６は、この平均値と、現在の稼働サイクルのＰ［ｌｅ］とを比較する。現在の稼働サイクルのＰ［ｌｅ］が平均の百分率（例えば約２２．５％）より小さい場合には、「容量低下」フラグを設定して、樹脂床３０の容量が低下したことを表示する。コントローラ３６はまた、現在の稼働サイクルのＰ［ｌｅ］が値（例えば、約０．５５）より小さい場合には、容量低下フラグを設定できる。Ｐ［ｌｅ］が平均の百分率未満でなくかつ前記値より大きい場合には、コントローラ３６は容量低下フラグを取り消すことができる。
【００４０】
或る実施形態では、コントローラ３６は、現在の比が或る範囲内（例えば、約０．１１１〜約１００）にあるか否かを決定することもできる。比がこの範囲外にある場合には、センサ１８の一方の故障または問題を表示する「不調プローブ(Bad Probe)」を設定できる。比が前記範囲内にあるときは、不調プローブを取り消す。
【００４１】
以上、本発明を特定の実施形態および例に関連して説明したが、当業者ならば、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではないこと、および他の多くの実施形態、例および使用は特許請求の範囲の記載の範囲に包含されるものであることは理解されよう。本願に引用する各特許および公報の全開示は、あたかもこれらが本願に援用されているかの如くに援用される。本発明の種々の特徴および長所は特許請求の範囲に記載されている。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ツインタンク水処理システム
１２  第１タンク
１４  第２タンク
１６  弁組立体
１８  センサ
３０  樹脂床
３６  コントローラ
５０  弁本体
６４  第１ピストン組立体
６６  第２ピストン組立体
１００  インジェクタ組立体
１０２  ブライン弁組立体
【図１】
2013505834.tif 000006
【図２】
2013505834.tif 000007
【図３】
2013505834.tif 000008
【図４】
2013505834.tif 000009
【図５】
2013505834.tif 000010
【国際調査報告】
2013505834.tif 000011