(57)【要約】  −  軟化デバイス（４）、特にイオン交換樹脂（７）を含む軟化デバイス（４）と、  −  導電率センサ（９）と、  −  電子制御デバイス（１３）と、  −  軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための、自動調節可能な混合デバイスとを有する水処理システム（１）を操作する方法であって、  軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄが実験的に求められ、  原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度が、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから導出されることを特徴とする方法。  本発明を用いると、廉価で、恒久的に信頼性のある、水処理システムの制御、具体的には再生及び混合の制御が可能になる。【選択図】図１
2013514166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化デバイス（４）、特にイオン交換樹脂（７）を含む軟化デバイス（４）と、
導電率センサ（９）と、
電子制御デバイス（１３）と、
軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスと
を有する水処理システム（１）を操作する方法であって、
前記軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は前記混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄが実験的に求められ、
前記原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は前記原水の全硬度が、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから導出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記原水の導電率ＬＦｒａｗが、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）の変換関数ＵＦにより、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変換関数ＵＦがＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおいて一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、
０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第１の較正関数Ｋ１によって導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第２の較正関数Ｋ２によって導出されることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第１の全較正関数ＧＫ１によって直接導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第２の全較正関数ＧＫ２によって直接導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記原水の導電率ＬＦｒａｗが、前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから、次式を用いて導出され、
【数３】
2013514166.tif 000005
具体的には、前記式がＬＦｒａｗについて解かれ、
ここでＵＦは、前記原水の導電率ＬＦｒａｗが前記軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）を用いて得られる変換関数を示し、ＵＦ−１はＵＦの逆関数を示すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記変換関数ＵＦがＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおいて一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、
０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であって、それによって
【数４】
2013514166.tif 000006
となることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第１の較正関数Ｋ１によって導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第２の較正関数Ｋ２によって導出されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに前記２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１によって直接導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに前記２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、第２の重み付き全較正関数ＧＧＫ２によって直接導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
軟化デバイス（４）、特にイオン交換樹脂（７）を含む軟化デバイス（４）と、
導電率センサ（９）と、
電子制御デバイス（１３）と、
軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスと
を有する水処理システム（１）であって、
前記導電率センサ（９）が、前記軟水又は前記混合水の領域に配置され、
前記制御デバイス（１３）が、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法を行うように構成されることを特徴とする水処理システム（１）。
【請求項１１】
前記電子制御デバイス（１３）が、前記軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は前記混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから前記原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は前記原水の全硬度を算出するための、複数の記憶された較正関数（Ｋ１、Ｋ２）及び／又は複数の記憶された全較正関数（ＧＫ１、ＧＫ２）及び／又は複数の記憶された重み付き全較正関数（ＧＧＫ１、ＧＧＫ２）を有するメモリ（１８）を有することを特徴とする請求項１０記載の水処理システム（１）。
【請求項１２】
前記部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接的又は間接的に実験的に求めるために、少なくとも２つの流量計（３）が存在することを特徴とする請求項１０又は１１記載の水処理システム（１）。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれか１項による方法における、請求項１０乃至１２のいずれか１項による水処理のシステム（１）の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
−  軟化デバイス、特にイオン交換樹脂を含む軟化デバイスと、
−  導電率センサと、
−  電子制御デバイスと、
−  第１の軟化した部分の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び第２の原水搬送部分の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスとを有する水処理システムを操作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、ＤＥ  １０  ２００７  ０５９  ０５８  Ｂ３号から知られるようになった。
【０００３】
従来型の給水システム（例えば飲用水道ネットワーク）が比較的高硬度の水しか供給されないところならどこでも硬水軟化が用いられるが、技術的理由又は便宜上の理由で、より低硬度の水が望ましい。
【０００４】
硬水軟化では、主としてイオン交換によって作動する軟化デバイスが使用される。それによって、水に含まれる物質であって、硬度をもたらす物質（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、イオン交換樹脂内のナトリウムイオンと交換される。イオン交換樹脂が使い尽くされたとき、例えば、塩水を用いたフラッシングによってそのイオン交換樹脂を再生する必要がある。
【０００５】
技術的理由又は経済的理由のために、完全に軟化された水ではなく、適度であるが厳密に定義された水硬度を有する水が利用可能であることが、必要である又は望ましいことが多い。例えば、下流の配管設備内で保護層の形成がもはや不可能なとき、完全に軟化された水は、腐食問題をもたらす可能性がある。また、完全な軟化の場合には軟化装置の能力が迅速に失われ、早めに再生を行わなければならない。これにより塩が大量に消費され、したがって、コストが高くなる。部分的軟化を行うために、軟化された水（純水又は軟水とも称される）と原水を混合するためのデバイス（混合デバイス）が必要である。軟水と原水の混合水では、水硬度を調節し、且つ制御するのが一般に望ましい。
【０００６】
ＤＥ  １０  ２００７  ０５９  ０５８  Ｂ３号には、導電率センサによって原水の導電率を測定する硬水軟化システムが開示されている。再生及び混合のデバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度は、測定した原水の導電率から、較正特性Ｆ１及びＦ２に基づいて導出される。
【０００７】
導電率センサは廉価で、取扱いが簡単であるが、硬水の中で使用すると石灰化することがある電極を測定プローブとして使用しなければならないという短所がある。電極表面上に石灰かすの層が形成されると、導電率センサが故障する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、廉価で、恒久的に信頼性のある水処理システムの制御、具体的には再生及び混合の制御を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、最初に言及されるタイプの方法によって実現され、この方法は、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄが実験的に求められるという点と、原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度が、実験的に求められた、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから導出される点とによって特徴づけられる。
【００１０】
本発明によれば、同様に原水の導電率によって通常得られる原水の硬度は、導電率センサを使用して求められる。しかし、導電率センサは、水処理システム内の領域であって、原水を搬送する領域に配置される必要はなく、水処理システム内の領域であって、軟水又は混合水を搬送する領域に配置され得る。結果として導電率センサが石灰化から保護され、廉価な導電率センサの正確な動作が恒久的に保証される。
【００１１】
導電率センサによって記録された導電率は、水に溶解したイオンを記録する和パラメータを表す。軟化されていない水（原水）の場合には、導電率は、水硬度、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量にほぼ比例する。
【００１２】
硬水軟化では、水に含まれる物質であって、硬度をもたらす物質（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、イオン交換樹脂内のナトリウムイオンと交換される。それによって、１つのカルシウムイオン又はマグネシウムイオンが２つのナトリウムイオンで置換され、それに応じて軟水の導電率が変化する。
【００１３】
軟化された水（軟水）にはカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが含まれていない。しかし、軟水で測定される導電率は、元の原水における物質であって、硬度をもたらす物質の含有量に比例した振る舞いをする。軟水では、硬度をもたらす物質だけがナトリウムイオンと化学量論的に交換され、他のイオンの組成及び濃度は変わらない。したがって、原水の導電率、結果的に原水の硬度は、測定された軟水の導電率から推定することができる。本発明は、このことを利用する。
【００１４】
この目的のために、本発明の要旨の範囲内で、１つ又は複数の適切な関数（制御デバイスに特性線として記憶されることが多い）によって軟水の導電率の測定値から原水の導電率及び／又は原水の全硬度が導出される。１つ又は複数の関数が、一方では１つのカルシウムイオン又はマグネシウムイオンの、他方では２つのナトリウムイオンの異なる導電率を補正する。導電率が、完全に軟化された水ではなく混合水で実験的に求められる場合、補正は、２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの割合によって重み付けする必要がある。
【００１５】
本発明によれば、原水の導電率ＬＦｒａｗ及び原水の全硬度が、通常は、あらかじめ混合水硬度を求めることなく導出されることが注目されよう。混合水硬度は、導出された原水硬度と部分流れの相対的な割合とによって算出することができる。
【００１６】
軟水又は部分的に軟化された水の導電率を実験的に求めることにより、測定電極の表面を恒久的に石灰かすなしに保つことができる。結果として、導電率センサは、メンテナンスフリーで正確な測定値を常に提供する。
【００１７】
本発明の好ましい変形形態
軟水の導電率が求められる変形形態
本発明の要旨の範囲内で、軟水の領域に導電率センサを配置することができる。この場合、原水の導電率又は原水硬度などの原水の特性を求めるための部分流れによる重み付けを行う必要がないので、この方法はとりわけ簡単である。原水硬度を求めるために、原水の導電率ＬＦｒａｗは、最初に軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出することができ、次いで、既知の較正関数を用いて、原水の導電率ＬＦｒａｗを原水硬度に変換することができる。あるいは、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから原水硬度を直接求めることもできる。
【００１８】
本発明による方法の有利な変形形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗは、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）における変換関数ＵＦにより、実験的に求められたＬＦｓｏｆｔであって、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出される。変換関数は、例えば、特性線、多項式関数、又は値の表として、電子制御デバイスに記憶することができる。原水の全硬度は、既知の較正関数によって原水の導電率から容易に求めることができ、様々な制御態様に対して、様々な較正関数を容易に適用することができる。
【００１９】
この変形形態の更なる発展形態が特に好ましく、その発展形態によれば、変換関数ＵＦは、ＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおける一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９であり、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７である。軟化、すなわち、硬度をもたらす物質であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンとナトリウムイオンとの化学量論的交換において、導電率がわずかに増加する。様々な水に関する研究により、軟化の結果としての導電率の増加率は、水質とは無関係に約５％とほぼ一定であって、約０．９５のＵＦＫに相当し、好ましい値を表すことが明らかになった。この更なる発展形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗを求めるための算術演算を、かなり簡易化することができる。
【００２０】
上記の変形形態の別の更なる発展形態によれば、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから第１の較正関数Ｋ１によって導出され、且つ混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから第２の較正関数Ｋ２によって導出される。
【００２１】
２つの較正関数Ｋ１及びＫ２は、記録された導電率が、水に溶解したすべてのイオンを記録する和パラメータを表し、導電率が、水硬度、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量に、単に、ほぼ比例するという事実を考慮に入れている。
【００２２】
第１の較正関数Ｋ１（較正曲線又は較正特性線として主に制御デバイスに記憶される）は、好ましくは、第１の較正関数Ｋ１から求めた水硬度が、その導電率で生じる最大の水硬度の少なくとも優れた近似に相当するものと定義される。これによって、再生運転の開始が遅れすぎることを回避でき、硬度漏れを確実に回避できる。第１の較正関数Ｋ１は、通常、°ｄＨ当たり２８〜３５μＳ／ｃｍ、具体的には、°ｄＨ当たり３０〜３３μＳ／ｃｍの較正を用いる（°ｄＨはドイツ硬度である）。
【００２３】
第２の較正関数Ｋ２（同様に、較正曲線又は較正特性線として主に制御デバイスに記憶される）から求める水硬度は、好ましくは、その導電率で生じるすべての水硬度の平均として得られる。この第２の較正関数を用いると、導電率から求められた原水の硬度と原水の実際の硬度との間に、より優れた一致を得ることができる。また、混合水の水硬度の調節又は制御が、それに応じてより正確になる。第２の較正関数Ｋ２は、一般に、°ｄＨ当たり３５〜４４μＳ／ｃｍ、具体的には、°ｄＨ当たり３８〜４１μＳ／ｃｍの較正を用いる。
【００２４】
２つの較正関数を用いることにより、正確な混合が保証され、同時に、硬度漏れを確実に回避できる。
【００２５】
Ｋ１とＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の較正関数Ｋ１から導出された全硬度Ｉが、第２の較正関数Ｋ２から導出された全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。再生運転及び混合デバイスを制御するのに用いられる原水硬度は、測定された導電率から近似的にのみ求められ得る。再生運転及び混合デバイスには別の諸要件が適用され、これらは、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７４３及び規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定されている。別々の較正関数を用いることにより、原水の全硬度に関する２つの近似値が得られる。一方の近似値を用いると、硬度漏れが回避され、同時に、用いる再生塩１キログラム当たり４ｍｏｌ（４００ｇのＣａＣＯ３）という規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７６３に指定された最小限の交換容量が観測されるように再生運転を制御することができ、第２の近似値では、混合デバイスが、混合水に関して規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定された許容限度を満たすように正確に制御される。
【００２６】
本発明による方法の変形形態の同様に有利な点は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第１の全較正関数ＧＫ１によって直接導出されること、及び混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第２の全較正関数ＧＫ２によって直接求められることによって特徴づけられる。前述のように、２つの全較正関数ＧＫ１及びＧＫ２を用いることにより、正確な混合を保証して、同時に、硬度漏れを確実に回避することができる。中間的に原水導電率を求めることなく、原水硬度を直接求めると、特に迅速になる。全較正関数は、具体的には変換関数と較正関数の組合せに相当するか、又は実験的に求めた値を直接割り当てることもできる。ＧＫ１とＧＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の全較正関数ＧＫ１から導出した全硬度Ｉが、第２の全較正関数ＧＫ２から導出した全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。
【００２７】
混合水の導電率を求める変形形態
本発明の要旨の範囲内で、原水の導電率ＬＦｒａｗは、一般に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの比を考慮に入れて混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから求めることもできる。混合水に含まれる軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔの正確な変換が、部分流れによる重み付けをされながら、ここで行なわれ得る。あるいは、原水の導電率ＬＦｒａｗは、混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄに乗数を適用することにより、簡易化したやり方で求めることもでき、この乗数は、部分流れに依存し、原水含有量の増加とともに増加し、通常は、原水含有量が０％であると乗数は約０．９５（又は、局所的条件により、０．９０から０．９９の範囲、好ましくは０．９３から０．９７の範囲の別の値）であり、原水含有量が１００％であると乗数は１であって、乗数の中間値は直線的に補間される。本発明の要旨の範囲内で、他の近似も可能である。次いで、既知の較正関数によって、（近似的に）求められた原水の導電率ＬＦｒａｗから、簡単なやり方で原水硬度を求める（算出する）ことができる。原水硬度は、一般に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの比を考慮に入れて、混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから直接求めることもできる。
【００２８】
本発明による方法の好ましい変形形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗは、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから次式を用いて導出され、
【００２９】
【数１】
2013514166.tif 000003
【００３０】
具体的には、この式がＬＦｒａｗについて解かれ、ＵＦは変換関数を示し、ＵＦを用いて、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから原水の導電率ＬＦｒａｗが得られ、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）であり、ＵＦ−１は、ＵＦの逆関数を示す。この式により、（相対的）部分流れを考慮に入れて原水の導電率ＬＦｒａｗの割出しを非常に正確に行うことができる。変換関数の逆関数ＵＦ−１を用いて、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔは、式ＵＦ−１（ＬＦｒａｗ）＝ＬＦｓｏｆｔによって置換することができる。特に、この式をＬＦｒａｗについて解くのが困難なとき、必要に応じて、ＬＦｒａｗの割出しを数値的に行うこともできる。（相対的）部分流れは、流量計によって直接的もしくは間接的に求めるか、又は混合デバイスの調節位置によって評価することができる。
【００３１】
上記方法の変形形態の特に好ましい更なる発展形態では、変換関数ＵＦが、一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、ＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔであって、０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９であり、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であって、それによって次式となる。
【００３２】
【数２】
2013514166.tif 000004
【００３３】
一定の変換係数を用いるとＬＦｒａｗの割出しが容易になり、具体的には、上記の式をＬＦｒａｗについて容易に解くことができる。
【００３４】
同様に好ましい更なる発展形態は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第１の較正関数Ｋ１によって導出され、混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第２の較正関数Ｋ２によって導出されることを特徴とする。２つの較正関数Ｋ１及びＫ２を用いることにより、既に上記で説明されたように、正確な混合が保証され得て、同時に硬度漏れが確実に回避される。Ｋ１とＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の較正関数Ｋ１から導出した全硬度Ｉが、第２の較正関数Ｋ２から導出した全硬度ＩＩより、少なくとも区分的に大きい。
【００３５】
方法の変形形態の同様に好ましい点は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１によって直接導出され、混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、第２の重み付き全較正関数ＧＧＫ２によって直接導出されることである。前述のように、２つの重み付き全較正関数ＧＧＫ１及びＧＧＫ２を用いることにより、正確な混合を保証して、同時に、硬度漏れを確実に回避することができる。中間的に原水導電率を求めることなく、原水硬度を直接求めると、特に迅速になる。ＧＧＫ１とＧＧＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１から導出された全硬度Ｉが、第２の重み付き全較正関数ＧＧＫ２から導出した全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。重み付き全較正関数は、具体的にはＬＦｒａｗを求めるための上記の式（変換関数又はその逆関数を用いる）と較正関数の組合せに相当するか、又は実験的に求めた値を直接割り当てることもできる。
【００３６】
本発明による水処理システム
本発明は、
−  軟化デバイス、特にイオン交換樹脂を含む軟化デバイスと、
−  導電率センサと、
−  電子制御デバイスと、
−  軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスとを有する水処理システムであって、導電率センサが、軟水又は混合水の領域に配置され、制御デバイスが、本発明による前述の方法を行うように構成されることを特徴とする水処理システムも提供する。本発明による水処理システムは、装置に関して簡単な構造である。導電率センサが石灰化されることはあり得ず、メンテナンスフリーである。定期的な脱石灰化は不要である。制御デバイスは、例えば変換関数ＵＦ又は較正関数といった、運転方法を行うのに必要な関数をすべて記憶することができる。
【００３７】
本発明による水処理システムの好ましい実施形態では、電子制御デバイスは、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度を算出するための、複数の記憶された較正関数（Ｋ１、Ｋ２）及び／又は複数の記憶された全較正関数（ＧＫ１、ＧＫ２）及び／又は複数の記憶された重み付き全較正関数（ＧＧＫ１、ＧＧＫ２）を備えるメモリを有する。前述の複数の関数を記憶すると、様々な原水硬度に基づく再生の制御及び混合の制御が可能になり、したがって、早めに再生を行い、同時に混合精度を向上することが確実に可能になる。
【００３８】
同様に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接的又は間接的に実験的に求めるために、少なくとも２つの流量計が存在する実施形態が好ましい。とりわけ、導電率センサが混合水の中に配置されると、部分流れの正確な重み付けを行うことができるので、結果として、混合及び再生の制御が特に正確に行われ得る。あるいは、混合デバイスの位置調節についての知見により、部分流れの相対的割合を評価することができる。
【００３９】
最終的に、本発明は、本発明による前述の方法における本発明による前述の水処理システムの使用法も提供する。
【００４０】
説明及び図面から、本発明の更なる利点が明らかになるであろう。同様に、前述の特徴及び以下で説明される特徴は、本発明に従って、それぞれの場合で個々に、又は任意の所望の組合せで用いることができる。示されて説明される実施形態は、網羅的リストとして理解されるべきではなく、むしろ、本発明を説明するための例示的性質である。
【００４１】
本発明は、図面で示され、また、例示的実施形態によって詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による水処理システムの概略構造を示す図である。
【図２】様々な飲料水の場合における、軟化後に測定された導電率（ＬＦｓｏｆｔ）に応じて測定された、原水の導電率（ＬＦｒａｗ）をグラフに示した図である。
【図３】様々な飲料水の場合における、滴定法で求めた原水の全硬度に応じて測定された、原水の導電率（ＬＦｒａｗ）をグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、一例として本発明による水処理システム１を示しており、水処理システム１は、入口２を通って、例えば飲用水道ネットワークなどの局所的給水システムに接続される。入口２に流れる（全）原水流れＶ（ｔ）ｒａｗは、最初に流量計３を通り、次いで２つの部分流れに分かれる。
【００４４】
（全）原水流れＶ（ｔ）ｒａｗの第１の部分は軟化デバイス４へと流れ、軟化デバイス４は、特に、制御ヘッド５と、イオン交換樹脂７を含む２つのタンク６ａ、６ｂとを有する。第２の部分は、バイパスライン８に流れ込む。
【００４５】
軟化デバイス４に流れ込む原水は、イオン交換樹脂７を含む２つのタンク６ａ、６ｂを通って流れて完全に軟化される（Ｖ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ）。それによって、硬度をもたらす物質であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、ナトリウムイオンと化学量論的に交換される。次いで、この軟水が導電率センサ９を通って流れ、その導電率センサ９を用いて、軟化された部分流れの導電率が求められる。
【００４６】
バイパスライン８における原水の第２の部分Ｖ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗは、混合弁１１をサーボモータ１０によって調節することができる自動混合デバイスを通る。
【００４７】
第１の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔと第２の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗは、最終的に混ぜ合わせられて、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを形成し、これが出口１２へと流れる。出口１２は、例えば建屋の真水補給ラインである下流水設備に接続される。
【００４８】
導電率センサ９及び流量計３の測定結果は、電子制御デバイス１３に伝送される。
【００４９】
制御デバイス１３は、本発明による特別な特徴として、（ここでは）複数の関数（好ましくは特性線として記憶される）のためのメモリ１８を有し、これらの関数を用いると、軟水流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔにおける導電率センサ９の測定結果から、原水の瞬間水硬度ＷＨｒａｗｉｎｓｔが求められる。これらの関数は、軟化した部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔではカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが化学量論的に交換されていること、すなわち、それぞれの場合において、硬度をもたらす物質の１つが２つのナトリウムイオンと交換されており、結果として、特に、導電率が変化したという事実を考慮に入れる。この例示的実施形態では、変換関数ＵＦが制御デバイス１３又はメモリ１８に記憶され、これを用いて、測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔが、関連する原水の導電率ＬＦｒａｗに変換される。２つの較正関数Ｋ１及びＫ２はさらに記憶され、これによって、原水の導電率ＬＦｒａｗが、（較正関数Ｋ１によって）再生を制御するために、また（較正関数Ｋ２によって）混合を制御するために、原水硬度に変換され得る。
【００５０】
混合水の水硬度の所望の目標値（ＳＷ）が、同様に制御デバイスに記憶される。制御デバイス１３は、混合水硬度の目標値（ＳＷ）及び原水内の瞬間水硬度ＷＨｒａｗｉｎｓｔから、部分流れのＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗとの瞬間目標比を求め、これによって混合水の所望の水硬度が得られる。２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの割合は、混合デバイスを調節することによって確立される。示された例示的実施形態では、部分流れの相対的な割合は、混合弁１１の（既知の）調節位置から評価され、あるいは、第２の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接求めることができ、（全）Ｖ（ｔ）ｒａｗとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗとの間の差として第１の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔを間接的に求めることができるように、例えばバイパスライン８に、更なる流量計を設けることもできる。
【００５１】
電子制御デバイス１３は、２つのタンク６ａ、６ｂにおけるイオン交換樹脂７の消耗状態も監視する。水が除去されたとき、除去された水の量が、それぞれの場合において、関連する瞬間原水硬度をで重み付けされ、現行の残留容量から減じられる。タンクが空になると、電子制御デバイス１３は、空になったタンクをネットワークから除去して再生を受けさせる。その目的のために、電子制御デバイス１３が、サーボモータ１５を有する再生弁１４を自動的に作動させ、その結果、再生剤溶液（好ましくは塩水）１６が貯蔵容器１７から空になったタンクを通って流れる。
【００５２】
図２は、様々な飲料水の場合における、関連する測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔに応じて、測定された、原水の導電率ＬＦｒａｗをグラフに示した図である。
【００５３】
図２のグラフを作成するために、様々な給水ネットワークからの飲料水が試験され、導電率が実験的に求められた。次いで、飲料水は、本発明による水処理システム１を用いて完全に軟化され、軟水の導電率が再び実験的に求められた。
【００５４】
図２は、軟化の結果として軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔがわずかに増加し、また、すべての水試料に関して、原水の導電率ＬＦｒａｗの、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔに対する比Ｆ１が、近似的にＦ１＝ＬＦｒａｗ／ＬＦｓｏｆｔ＝０．９５であることを示す。このことにより、値Ｆ１の直線の傾斜を有する変換関数ＵＦにおいて優れた近似がもたらされ、すなわち、変換関数ＵＦはＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔに従う一定の変換係数ＵＦＫ＝Ｆ１を有する。すべての実験値が、２つの破線によって境界をつけられた小幅の範囲内にある。下側の破線は０．９０の傾斜を有し、上側の破線の傾斜は０．９９である。
【００５５】
したがって、軟水の導電率のわずかな増加は、２価の電荷担体（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、それぞれの場合において２つの１価の電荷担体と交換されたという事実によるものである。
【００５６】
原水の導電率と軟水の導電率の間にほぼ線形の関係があるので、本発明により、実験的に求めた軟水の導電率から、簡単な特性線として表すことができる変換関数ＵＦによって、原水の導電率を優れた近似で求めることができる。
【００５７】
軟水で用いられる導電率センサの動作は、石灰かすの堆積によって損なわれる恐れがなく、その結果メンテナンスフリー運転が可能である。
【００５８】
図３は、様々な飲料水の場合における、滴定法で求めた原水の全硬度に応じて測定された、原水の導電率ＬＦｒａｗをグラフに示した図である。
【００５９】
図３については、ドイツ連邦共和国の約３００の別々の飲料水が試験され、導電率及び全硬度が求められた。導電率は導電率計で測定され、全硬度は滴定法で求められた。
【００６０】
滴定法で求める方法とは対照的に、導電率からの全硬度の導出は迅速且つ簡単に行うことができ、したがって、硬水軟化システムを制御するのに広く用いられる。しかし、図３では、一般に、水の導電率から推定することができるのは、正確な硬度値ではなく、水硬度が実際に存在するはずの範囲でしかないことが理解されよう。
【００６１】
再生運転及び混合デバイスには別の諸要件が適用され、これらは、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７４３及び規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定されている。別々の較正関数Ｋ１およびＫ２（ここでは較正特性線）を用いることにより、原水の全硬度に対する２つの別々の近似値が、原水の導電率ＬＦｒａｗの関数として得られる。一方の近似値を用いると、硬度漏れが回避され、同時に、用いる再生塩１キログラム当たり４ｍｏｌ（４００ｇのＣａＣＯ３）という、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７６３に指定された最小限の交換容量が観測されるように再生運転を制御することができ、第２の近似値では、混合デバイスが、混合水に関して、規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定された許容限度を満たすように正確に制御される。
【００６２】
図３で、Ｋ１は、約３１μＳ／ｃｍ°ｄＨの傾斜を有して原点を通る直線であり、Ｋ２は、約３９μＳ／ｃｍ°ｄＨの傾斜を有して同様に原点を通る直線である。
【００６３】
原水の導電率は、図２に従って、（ここでは線形の）変換関数ＵＦを使って、実験的に求められた軟水の導電率から導出される。次いで、原水の全硬度Ｉ及びＩＩが、図３に従って、較正関数Ｋ１及びＫ２を使って原水の導電率から導出される。原水の全硬度Ｉ及びＩＩも、変換関数ＵＦと較正関数Ｋ１及びＫ２とを組み合わせることにより、測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから直接導出することができる。
【００６４】
導電率ＬＦが、完全に軟化された水ではなく混合水で実験的に求められる場合、変換関数ＵＦは、２つの部分流れの割合によって重み付けする必要がある。
【００６５】
例における変換関数ＵＦ並びに較正関数Ｋ１及びＫ２は直線として延びており、それによって関数の数学的な説明が容易になることが注目されよう。しかし、全硬度Ｉ及びＩＩを求めるのに、本発明により、原理上は非線形の関数も考えることができ、これらは例えば多項式として近似される。
【図１】
2013514166.tif 000007
【図２】
2013514166.tif 000008
【図３】
2013514166.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月6日(2011.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化デバイス（４）、特にイオン交換樹脂（７）を含む軟化デバイス（４）と、
導電率センサ（９）と、
電子制御デバイス（１３）と、
軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスと
を有し、
前記軟水の伝導率ＬＦｓｏｆｔ又は前記混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄは実験的に求められる水処理システム（１）を操作する方法であって、
前記原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は前記原水の全硬度が、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから導出され、
前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから伝導率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度を導出するときに、一方の１個のカルシウムイオン又はマグネシウムイオンと他方の２個のナトリウムイオンとの導電率の差異の補正は１つ以上の機能によって行われ、前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度は、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの２つにおける混合比率を対応させて所望の値（ＳＷ）に調節することによって、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄの硬度を調節するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記原水の導電率ＬＦｒａｗがＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）の変換関数ＵＦにより、前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記変換関数ＵＦがＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおいて一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、
０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、第１の較正関数Ｋ１によって前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、第２の較正関数Ｋ２によって前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから導出されることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、第１の全較正関数ＧＫ１によって前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから直接導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、第２の全較正関数ＧＫ２によって前記実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから直接導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記原水の導電率ＬＦｒａｗが、前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから、次式を用いて導出され、
【数３】
2013514166.tif 000010
具体的には、前記式がＬＦｒａｗについて解かれ、
ここでＵＦは、前記原水の導電率ＬＦｒａｗが前記軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）を用いて得られる変換関数を示し、ＵＦ−１はＵＦの逆関数を示すことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記変換関数ＵＦがＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおいて一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、
０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であって、それによって
【数４】
2013514166.tif 000011
となることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、第１の較正関数Ｋ１によって前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、第２の較正関数Ｋ２によって前記導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから導出されることを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記軟化デバイス（４）の再生運転を制御するのに用いられる前記原水の全硬度Ｉが、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１によって前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに前記２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから直接導出され、
前記混合デバイスを制御するのに用いられる前記原水の全硬度ＩＩが、第２の重み付き全較正関数ＧＧＫ２によって前記実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに前記２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから直接導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
軟化デバイス（４）、特にイオン交換樹脂（７）を含む軟化デバイス（４）と、
導電率センサ（９）と、
電子制御デバイス（１３）と、
軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスと
を有し、
前記導電率センサ（９）は、前記軟水又は前記混合水の領域に配置される水処理システム（１）であって、
前記制御デバイス（１３）が、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法を行うように構成されることを特徴とする水処理システム（１）。
【請求項１１】
前記電子制御デバイス（１３）が、前記軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は前記混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから前記原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は前記原水の全硬度を算出するための、複数の記憶された較正関数（Ｋ１、Ｋ２）及び／又は複数の記憶された全較正関数（ＧＫ１、ＧＫ２）及び／又は複数の記憶された重み付き全較正関数（ＧＧＫ１、ＧＧＫ２）を有するメモリ（１８）を有することを特徴とする請求項１０記載の水処理システム（１）。
【請求項１２】
前記部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接的又は間接的に実験的に求めるために、少なくとも２つの流量計（３）が存在することを特徴とする請求項１０又は１１記載の水処理システム（１）。
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
−  軟化デバイス、特にイオン交換樹脂を含む軟化デバイスと、
−  導電率センサと、
−  電子制御デバイスと、
−  第１の軟化した部分の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び第２の原水搬送部分の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスとを有する水処理システムを操作する方法に関し、軟化された水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の伝導率ＬＦｂｌｅｎｄは実験的に求められる。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、ＤＥ  １０  ２００７  ０１３  ２０３  Ａ１号から知られるようになった。
【０００３】
従来型の給水システム（例えば飲用水道ネットワーク）によって比較的高硬度の水しか入手できないところならどこでも硬水軟化が用いられるが、技術的理由又は便宜上の理由で、より低硬度の水が望ましい。
【０００４】
硬水軟化では、主としてイオン交換によって作動する軟化デバイスが使用される。それによって、水に含まれる物質であって、硬度をもたらす物質（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、イオン交換樹脂内のナトリウムイオンと交換される。イオン交換樹脂が使い尽くされたとき、例えば、塩水を用いたフラッシングによってそのイオン交換樹脂を再生する必要がある。
【０００５】
技術的理由又は経済的理由のために、完全に軟化された水ではなく、適度であるが厳密に定義された水硬度を有する水が利用可能であることが、必要である又は望ましいことが多い。例えば、下流の配管設備内で保護層の形成がもはや不可能なとき、完全に軟化された水は、腐食問題をもたらす可能性がある。また、完全な軟化の場合には軟化装置の能力が迅速に失われ、早めに再生を行わなければならない。これにより塩が大量に消費され、したがって、コストが高くなる。部分的軟化を行うために、軟化された水（純水又は軟水とも称される）と原水を混合するためのデバイス（混合デバイス）が必要である。軟水と原水の混合水では、水硬度を調節し、且つ制御するのが一般に望ましい。
【０００６】
ＤＥ  １０  ２００７  ０５９  ０５８  Ｂ３号には、導電率センサによって原水の導電率を測定する硬水軟化システムが開示されている。再生及び混合のデバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度は、測定した原水の導電率から、較正特性Ｆ１及びＦ２に基づいて導出される。
【０００７】
導電率センサは廉価で、取扱いが簡単であるが、硬水の中で使用すると石灰化することがある電極を測定プローブとして使用しなければならないという短所がある。電極表面上に石灰かすの層が形成されると、導電率センサが故障する恐れがある。
【０００８】
ＤＥ  １００  １１  ６９２  Ａ１号には家庭電化製品が開示されており、特に、食洗機が開示されており、その食洗機では混合弁によって原水が流されるが、一部は軟化装置を通過して流され、また一部は洗浄室の入口に直接流される。硬度を求めるための導電率センサが、入口に配置されている。
【０００９】
ＤＥ  １０  ２００７  ０１３  ２０３  Ａ１号には水処理装置が開示されており、その水処理装置では、原水の質及び混合水の質を測定するための伝導性センサが入口側及び出口側に複数配置されている。混合比率は、消耗の度合いに依存して調節される。あるいは、混合比率はまた、出口側のセンサの伝導値に基づいて、直接的に規制され得る
ＥＰ  １  ００２  ４９５  Ａ１号には、プログラム制御された食洗機における、硬水軟化の方法及び再生時間を求める方法が開示されている。原水及び軟水は、原水の硬度及び軟水の硬度に基づいて混合されるが、硬度センサはこのために使用され得る。軟水の硬度が上昇すると再生が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、廉価で、恒久的に信頼性のある水処理システムの制御、具体的には再生及び混合の制御を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、最初に言及されるタイプの方法によって実現され、この方法は、原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度が、実験的に求められた、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから導出される点とによって特徴づけられ、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから伝導率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度を導出するときに、一方の１個のカルシウムイオン又は１個のマグネシウムイオンと他方の２個のナトリウムイオンとの導電率の差異の補正は１つ以上の機能によって行われ、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度は、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの２つにおける混合比率を対応させて所望の値（ＳＷ）に調節することによって、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄの硬度を調節するために使用される点によって特徴づけられる。
【００１２】
本発明によれば、同様に原水の導電率によって通常得られる原水の硬度は、導電率センサを使用して求められる。しかし、導電率センサは、水処理システム内の領域であって、原水を搬送する領域に配置される必要はなく、水処理システム内の領域であって、軟水又は混合水を搬送する領域に配置され得る。結果として導電率センサが石灰化から保護され、廉価な導電率センサの正確な動作が恒久的に保証される。
【００１３】
導電率センサによって記録された導電率は、水に溶解したイオンを記録する和パラメータを表す。軟化されていない水（原水）の場合には、導電率は、水硬度、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量にほぼ比例する。
【００１４】
硬水軟化では、水に含まれる物質であって、硬度をもたらす物質（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、イオン交換樹脂内のナトリウムイオンと交換される。それによって、１つのカルシウムイオン又はマグネシウムイオンが２つのナトリウムイオンで置換され、それに応じて軟水の導電率が変化する。
【００１５】
軟化された水（軟水）にはカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが含まれていない。しかし、軟水で測定される導電率は、元の原水における物質であって、硬度をもたらす物質の含有量に比例した振る舞いをする。軟水では、硬度をもたらす物質だけがナトリウムイオンと化学量論的に交換され、他のイオンの組成及び濃度は変わらない。したがって、原水の導電率、結果的に原水の硬度は、測定された軟水の導電率から推定することができる。本発明は、このことを利用する。
【００１６】
この目的のために、本発明の要旨の範囲内で、１つ又は複数の適切な関数（制御デバイスに特性線として記憶されることが多い）によって軟水の導電率の測定値から原水の導電率及び／又は原水の全硬度が導出される。１つ又は複数の関数が、一方では１つのカルシウムイオン又はマグネシウムイオンの、他方では２つのナトリウムイオンの異なる導電率を補正する。導電率が、完全に軟化された水ではなく混合水で実験的に求められる場合、補正は、２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの割合によって重み付けする必要がある。
【００１７】
本発明によれば、原水の導電率ＬＦｒａｗ及び原水の全硬度が、通常は、あらかじめ混合水硬度を求めることなく導出されることが注目されよう。混合水硬度は、導出された原水硬度と部分流れの相対的な割合とによって算出することができる。
【００１８】
軟水又は部分的に軟化された水の導電率を実験的に求めることにより、測定電極の表面を恒久的に石灰かすなしに保つことができる。結果として、導電率センサは、メンテナンスフリーで正確な測定値を常に提供する。
【００１９】
本発明の好ましい変形形態
軟水の導電率が求められる変形形態
本発明の要旨の範囲内で、軟水の領域に導電率センサを配置することができる。この場合、原水の導電率又は原水硬度などの原水の特性を求めるための部分流れによる重み付けを行う必要がないので、この方法はとりわけ簡単である。原水硬度を求めるために、原水の導電率ＬＦｒａｗは、最初に軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出することができ、次いで、既知の較正関数を用いて、原水の導電率ＬＦｒａｗを原水硬度に変換することができる。あるいは、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから原水硬度を直接求めることもできる。
【００２０】
本発明による方法の有利な変形形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗは、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）における変換関数ＵＦにより、実験的に求められたＬＦｓｏｆｔであって、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから導出される。変換関数は、例えば、特性線、多項式関数、又は値の表として、電子制御デバイスに記憶することができる。原水の全硬度は、既知の較正関数によって原水の導電率から容易に求めることができ、様々な制御態様に対して、様々な較正関数を容易に適用することができる。
【００２１】
この変形形態の更なる発展形態が特に好ましく、その発展形態によれば、変換関数ＵＦは、ＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔにおける一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９であり、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７である。軟化、すなわち、硬度をもたらす物質であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンとナトリウムイオンとの化学量論的交換において、導電率がわずかに増加する。様々な水に関する研究により、軟化の結果としての導電率の増加率は、水質とは無関係に約５％とほぼ一定であって、約０．９５のＵＦＫに相当し、好ましい値を表すことが明らかになった。この更なる発展形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗを求めるための算術演算を、かなり簡易化することができる。
【００２２】
上記の変形形態の別の更なる発展形態によれば、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから第１の較正関数Ｋ１によって導出され、且つ混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから第２の較正関数Ｋ２によって導出される。
【００２３】
２つの較正関数Ｋ１及びＫ２は、記録された導電率が、水に溶解したすべてのイオンを記録する和パラメータを表し、導電率が、水硬度、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量に、単に、ほぼ比例するという事実を考慮に入れている。
【００２４】
第１の較正関数Ｋ１（較正曲線又は較正特性線として主に制御デバイスに記憶される）は、好ましくは、第１の較正関数Ｋ１から求めた水硬度が、その導電率で生じる最大の水硬度の少なくとも優れた近似に相当するものと定義される。これによって、再生運転の開始が遅れすぎることを回避でき、硬度漏れを確実に回避できる。第１の較正関数Ｋ１は、通常、°ｄＨ当たり２８〜３５μＳ／ｃｍ、具体的には、°ｄＨ当たり３０〜３３μＳ／ｃｍの較正を用いる（°ｄＨはドイツ硬度である）。
【００２５】
第２の較正関数Ｋ２（同様に、較正曲線又は較正特性線として主に制御デバイスに記憶される）から求める水硬度は、好ましくは、その導電率で生じるすべての水硬度の平均として得られる。この第２の較正関数を用いると、導電率から求められた原水の硬度と原水の実際の硬度との間に、より優れた一致を得ることができる。また、混合水の水硬度の調節又は制御が、それに応じてより正確になる。第２の較正関数Ｋ２は、一般に、°ｄＨ当たり３５〜４４μＳ／ｃｍ、具体的には、°ｄＨ当たり３８〜４１μＳ／ｃｍの較正を用いる。
【００２６】
２つの較正関数を用いることにより、正確な混合が保証され、同時に、硬度漏れを確実に回避できる。
【００２７】
Ｋ１とＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の較正関数Ｋ１から導出された全硬度Ｉが、第２の較正関数Ｋ２から導出された全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。再生運転及び混合デバイスを制御するのに用いられる原水硬度は、測定された導電率から近似的にのみ求められ得る。再生運転及び混合デバイスには別の諸要件が適用され、これらは、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７４３及び規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定されている。別々の較正関数を用いることにより、原水の全硬度に関する２つの近似値が得られる。一方の近似値を用いると、硬度漏れが回避され、同時に、用いる再生塩１キログラム当たり４ｍｏｌ（４００ｇのＣａＣＯ３）という規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７６３に指定された最小限の交換容量が観測されるように再生運転を制御することができ、第２の近似値では、混合デバイスが、混合水に関して規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定された許容限度を満たすように正確に制御される。
【００２８】
本発明による方法の変形形態の同様に有利な点は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第１の全較正関数ＧＫ１によって直接導出されること、及び混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、実験的に求められた軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから、第２の全較正関数ＧＫ２によって直接求められることによって特徴づけられる。前述のように、２つの全較正関数ＧＫ１及びＧＫ２を用いることにより、正確な混合を保証して、同時に、硬度漏れを確実に回避することができる。中間的に原水導電率を求めることなく、原水硬度を直接求めると、特に迅速になる。全較正関数は、具体的には変換関数と較正関数の組合せに相当するか、又は実験的に求めた値を直接割り当てることもできる。ＧＫ１とＧＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の全較正関数ＧＫ１から導出した全硬度Ｉが、第２の全較正関数ＧＫ２から導出した全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。
【００２９】
混合水の導電率を求める変形形態
本発明の要旨の範囲内で、原水の導電率ＬＦｒａｗは、一般に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの比を考慮に入れて混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから求めることもできる。混合水に含まれる軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔの正確な変換が、部分流れによる重み付けをされながら、ここで行なわれ得る。あるいは、原水の導電率ＬＦｒａｗは、混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄに乗数を適用することにより、簡易化したやり方で求めることもでき、この乗数は、部分流れに依存し、原水含有量の増加とともに増加し、通常は、原水含有量が０％であると乗数は約０．９５（又は、局所的条件により、０．９０から０．９９の範囲、好ましくは０．９３から０．９７の範囲の別の値）であり、原水含有量が１００％であると乗数は１であって、乗数の中間値は直線的に補間される。本発明の要旨の範囲内で、他の近似も可能である。次いで、既知の較正関数によって、（近似的に）求められた原水の導電率ＬＦｒａｗから、簡単なやり方で原水硬度を求める（算出する）ことができる。原水硬度は、一般に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの比を考慮に入れて、混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから直接求めることもできる。
【００３０】
本発明による方法の好ましい変形形態では、原水の導電率ＬＦｒａｗは、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから次式を用いて導出され、
【００３１】
【数１】
2013514166.tif 000012
【００３２】
具体的には、この式がＬＦｒａｗについて解かれ、ＵＦは変換関数を示し、ＵＦを用いて、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから原水の導電率ＬＦｒａｗが得られ、ＬＦｒａｗ＝ＵＦ（ＬＦｓｏｆｔ）であり、ＵＦ−１は、ＵＦの逆関数を示す。この式により、（相対的）部分流れを考慮に入れて原水の導電率ＬＦｒａｗの割出しを非常に正確に行うことができる。変換関数の逆関数ＵＦ−１を用いて、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔは、式ＵＦ−１（ＬＦｒａｗ）＝ＬＦｓｏｆｔによって置換することができる。特に、この式をＬＦｒａｗについて解くのが困難なとき、必要に応じて、ＬＦｒａｗの割出しを数値的に行うこともできる。（相対的）部分流れは、流量計によって直接的もしくは間接的に求めるか、又は混合デバイスの調節位置によって評価することができる。
【００３３】
上記方法の変形形態の特に好ましい更なる発展形態では、変換関数ＵＦが、一定の変換係数ＵＦＫとなるように選択され、ＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔであって、０．９０≦ＵＦＫ≦０．９９であり、好ましくは０．９３≦ＵＦＫ≦０．９７であって、それによって次式となる。
【００３４】
【数２】
2013514166.tif 000013
【００３５】
一定の変換係数を用いるとＬＦｒａｗの割出しが容易になり、具体的には、上記の式をＬＦｒａｗについて容易に解くことができる。
【００３６】
同様に好ましい更なる発展形態は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第１の較正関数Ｋ１によって導出され、混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、導出された原水の導電率ＬＦｒａｗから、第２の較正関数Ｋ２によって導出されることを特徴とする。２つの較正関数Ｋ１及びＫ２を用いることにより、既に上記で説明されたように、正確な混合が保証され得て、同時に硬度漏れが確実に回避される。Ｋ１とＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の較正関数Ｋ１から導出した全硬度Ｉが、第２の較正関数Ｋ２から導出した全硬度ＩＩより、少なくとも区分的に大きい。
【００３７】
方法の変形形態の同様に好ましい点は、軟化デバイスの再生運転を制御するのに用いられる原水の全硬度Ｉが、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１によって直接導出され、混合デバイスを制御するのに用いられる原水の全硬度ＩＩが、実験的に求められた混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄ並びに２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから直接導出されることである。前述のように、２つの重み付き全較正関数ＧＧＫ１及びＧＧＫ２を用いることにより、正確な混合を保証して、同時に、硬度漏れを確実に回避することができる。中間的に原水導電率を求めることなく、原水硬度を直接求めると、特に迅速になる。ＧＧＫ１とＧＧＫ２は、好ましくは異なるものであり、具体的には、第１の重み付き全較正関数ＧＧＫ１から導出された全硬度Ｉが、第２の重み付き全較正関数ＧＧＫ２から導出した全硬度ＩＩより少なくとも区分的に大きい。重み付き全較正関数は、具体的にはＬＦｒａｗを求めるための上記の式（変換関数又はその逆関数を用いる）と較正関数の組合せに相当するか、又は実験的に求めた値を直接割り当てることもできる。
【００３８】
本発明による水処理システム
本発明は、
−  軟化デバイス、特にイオン交換樹脂を含む軟化デバイスと、
−  導電率センサと、
−  電子制御デバイスと、
−  軟化した部分の第１の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及び原水搬送部分の第２の流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗから、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを混合するための自動調節可能な混合デバイスとを有し、導電率センサは、軟水又は混合水の領域に配置される水処理システムであって、制御デバイスは、本発明による前述の方法を行うように構成されることを特徴とする水処理システムも提供する。本発明による水処理システムは、装置に関して簡単な構造である。導電率センサが石灰化されることはあり得ず、メンテナンスフリーである。定期的な脱石灰化は不要である。制御デバイスは、例えば変換関数ＵＦ又は較正関数といった、運転方法を行うのに必要な関数をすべて記憶することができる。
【００３９】
本発明による水処理システムの好ましい実施形態では、電子制御デバイスは、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔ又は混合水の導電率ＬＦｂｌｅｎｄから原水の導電率ＬＦｒａｗ及び／又は原水の全硬度を算出するための、複数の記憶された較正関数（Ｋ１、Ｋ２）及び／又は複数の記憶された全較正関数（ＧＫ１、ＧＫ２）及び／又は複数の記憶された重み付き全較正関数（ＧＧＫ１、ＧＧＫ２）を備えるメモリを有する。前述の複数の関数を記憶すると、様々な原水硬度に基づく再生の制御及び混合の制御が可能になり、したがって、早めに再生を行い、同時に混合精度を向上することが確実に可能になる。
【００４０】
同様に、部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ及びＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接的又は間接的に実験的に求めるために、少なくとも２つの流量計が存在する実施形態が好ましい。とりわけ、導電率センサが混合水の中に配置されると、部分流れの正確な重み付けを行うことができるので、結果として、混合及び再生の制御が特に正確に行われ得る。あるいは、混合デバイスの位置調節についての知見により、部分流れの相対的割合を評価することができる。
【００４１】
本発明による前述の水処理システムは、前述の方法における本発明による前述の水処理システムの使用法によって使用され得る。
【００４２】
説明及び図面から、本発明の更なる利点が明らかになるであろう。同様に、前述の特徴及び以下で説明される特徴は、本発明に従って、それぞれの場合で個々に、又は任意の所望の組合せで用いることができる。示されて説明される実施形態は、網羅的リストとして理解されるべきではなく、むしろ、本発明を説明するための例示的性質である。
【００４３】
本発明は、図面で示され、また、例示的実施形態によって詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による水処理システムの概略構造を示す図である。
【図２】様々な飲料水の場合における、軟化後に測定された導電率（ＬＦｓｏｆｔ）に応じて測定された、原水の導電率（ＬＦｒａｗ）をグラフに示した図である。
【図３】様々な飲料水の場合における、滴定法で求めた原水の全硬度に応じて測定された、原水の導電率（ＬＦｒａｗ）をグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、一例として本発明による水処理システム１を示しており、水処理システム１は、入口２を通って、例えば飲用水道ネットワークなどの局所的給水システムに接続される。入口２に流れる（全）原水流れＶ（ｔ）ｒａｗは、最初に流量計３を通り、次いで２つの部分流れに分かれる。
【００４６】
（全）原水流れＶ（ｔ）ｒａｗの第１の部分は軟化デバイス４へと流れ、軟化デバイス４は、特に、制御ヘッド５と、イオン交換樹脂７を含む２つのタンク６ａ、６ｂとを有する。第２の部分は、バイパスライン８に流れ込む。
【００４７】
軟化デバイス４に流れ込む原水は、イオン交換樹脂７を含む２つのタンク６ａ、６ｂを通って流れて完全に軟化される（Ｖ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔ）。それによって、硬度をもたらす物質であるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、ナトリウムイオンと化学量論的に交換される。次いで、この軟水が導電率センサ９を通って流れ、その導電率センサ９を用いて、軟化された部分流れの導電率が求められる。
【００４８】
バイパスライン８における原水の第２の部分Ｖ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗは、混合弁１１をサーボモータ１０によって調節することができる自動混合デバイスを通る。
【００４９】
第１の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔと第２の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗは、最終的に混ぜ合わせられて、混合水の流れＶ（ｔ）ｂｌｅｎｄを形成し、これが出口１２へと流れる。出口１２は、例えば建屋の真水補給ラインである下流水設備に接続される。
【００５０】
導電率センサ９及び流量計３の測定結果は、電子制御デバイス１３に伝送される。
【００５１】
制御デバイス１３は、本発明による特別な特徴として、（ここでは）複数の関数（好ましくは特性線として記憶される）のためのメモリ１８を有し、これらの関数を用いると、軟水流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔにおける導電率センサ９の測定結果から、原水の瞬間水硬度ＷＨｒａｗｉｎｓｔが求められる。これらの関数は、軟化した部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔではカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが化学量論的に交換されていること、すなわち、それぞれの場合において、硬度をもたらす物質の１つが２つのナトリウムイオンと交換されており、結果として、特に、導電率が変化したという事実を考慮に入れる。この例示的実施形態では、変換関数ＵＦが制御デバイス１３又はメモリ１８に記憶され、これを用いて、測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔが、関連する原水の導電率ＬＦｒａｗに変換される。２つの較正関数Ｋ１及びＫ２はさらに記憶され、これによって、原水の導電率ＬＦｒａｗが、（較正関数Ｋ１によって）再生を制御するために、また（較正関数Ｋ２によって）混合を制御するために、原水硬度に変換され得る。
【００５２】
混合水の水硬度の所望の目標値（ＳＷ）が、同様に制御デバイスに記憶される。制御デバイス１３は、混合水硬度の目標値（ＳＷ）及び原水内の瞬間水硬度ＷＨｒａｗｉｎｓｔから、部分流れのＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗとの瞬間目標比を求め、これによって混合水の所望の水硬度が得られる。２つの部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗの割合は、混合デバイスを調節することによって確立される。示された例示的実施形態では、部分流れの相対的な割合は、混合弁１１の（既知の）調節位置から評価され、あるいは、第２の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗを直接求めることができ、（全）Ｖ（ｔ）ｒａｗとＶ（ｔ）ｐａｒｔ２ｒａｗとの間の差として第１の部分流れＶ（ｔ）ｐａｒｔ１ｓｏｆｔを間接的に求めることができるように、例えばバイパスライン８に、更なる流量計を設けることもできる。
【００５３】
電子制御デバイス１３は、２つのタンク６ａ、６ｂにおけるイオン交換樹脂７の消耗状態も監視する。水が除去されたとき、除去された水の量が、それぞれの場合において、関連する瞬間原水硬度をで重み付けされ、現行の残留容量から減じられる。タンクが空になると、電子制御デバイス１３は、空になったタンクをネットワークから除去して再生を受けさせる。その目的のために、電子制御デバイス１３が、サーボモータ１５を有する再生弁１４を自動的に作動させ、その結果、再生剤溶液（好ましくは塩水）１６が貯蔵容器１７から空になったタンクを通って流れる。
【００５４】
図２は、様々な飲料水の場合における、関連する測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔに応じて、測定された、原水の導電率ＬＦｒａｗをグラフに示した図である。
【００５５】
図２のグラフを作成するために、様々な給水ネットワークからの飲料水が試験され、導電率が実験的に求められた。次いで、飲料水は、本発明による水処理システム１を用いて完全に軟化され、軟水の導電率が再び実験的に求められた。
【００５６】
図２は、軟化の結果として軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔがわずかに増加し、また、すべての水試料に関して、原水の導電率ＬＦｒａｗの、軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔに対する比Ｆ１が、近似的にＦ１＝ＬＦｒａｗ／ＬＦｓｏｆｔ＝０．９５であることを示す。このことにより、値Ｆ１の直線の傾斜を有する変換関数ＵＦにおいて優れた近似がもたらされ、すなわち、変換関数ＵＦはＬＦｒａｗ＝ＵＦＫ×ＬＦｓｏｆｔに従う一定の変換係数ＵＦＫ＝Ｆ１を有する。すべての実験値が、２つの破線によって境界をつけられた小幅の範囲内にある。下側の破線は０．９０の傾斜を有し、上側の破線の傾斜は０．９９である。
【００５７】
したがって、軟水の導電率のわずかな増加は、２価の電荷担体（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、それぞれの場合において２つの１価の電荷担体と交換されたという事実によるものである。
【００５８】
原水の導電率と軟水の導電率の間にほぼ線形の関係があるので、本発明により、実験的に求めた軟水の導電率から、簡単な特性線として表すことができる変換関数ＵＦによって、原水の導電率を優れた近似で求めることができる。
【００５９】
軟水で用いられる導電率センサの動作は、石灰かすの堆積によって損なわれる恐れがなく、その結果メンテナンスフリー運転が可能である。
【００６０】
図３は、様々な飲料水の場合における、滴定法で求めた原水の全硬度に応じて測定された、原水の導電率ＬＦｒａｗをグラフに示した図である。
【００６１】
図３については、ドイツ連邦共和国の約３００の別々の飲料水が試験され、導電率及び全硬度が求められた。導電率は導電率計で測定され、全硬度は滴定法で求められた。
【００６２】
滴定法で求める方法とは対照的に、導電率からの全硬度の導出は迅速且つ簡単に行うことができ、したがって、硬水軟化システムを制御するのに広く用いられる。しかし、図３では、一般に、水の導電率から推定することができるのは、正確な硬度値ではなく、水硬度が実際に存在するはずの範囲でしかないことが理解されよう。
【００６３】
再生運転及び混合デバイスには別の諸要件が適用され、これらは、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７４３及び規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定されている。別々の較正関数Ｋ１およびＫ２（ここでは較正特性線）を用いることにより、原水の全硬度に対する２つの別々の近似値が、原水の導電率ＬＦｒａｗの関数として得られる。一方の近似値を用いると、硬度漏れが回避され、同時に、用いる再生塩１キログラム当たり４ｍｏｌ（４００ｇのＣａＣＯ３）という、規格ＤＩＮ  ＥＮ  １４７６３に指定された最小限の交換容量が観測されるように再生運転を制御することができ、第２の近似値では、混合デバイスが、混合水に関して、規格ＤＩＮ  １９６３６−１００に規定された許容限度を満たすように正確に制御される。
【００６４】
図３で、Ｋ１は、約３１μＳ／ｃｍ°ｄＨの傾斜を有して原点を通る直線であり、Ｋ２は、約３９μＳ／ｃｍ°ｄＨの傾斜を有して同様に原点を通る直線である。
【００６５】
原水の導電率は、図２に従って、（ここでは線形の）変換関数ＵＦを使って、実験的に求められた軟水の導電率から導出される。次いで、原水の全硬度Ｉ及びＩＩが、図３に従って、較正関数Ｋ１及びＫ２を使って原水の導電率から導出される。原水の全硬度Ｉ及びＩＩも、変換関数ＵＦと較正関数Ｋ１及びＫ２とを組み合わせることにより、測定された軟水の導電率ＬＦｓｏｆｔから直接導出することができる。
【００６６】
導電率ＬＦが、完全に軟化された水ではなく混合水で実験的に求められる場合、変換関数ＵＦは、２つの部分流れの割合によって重み付けする必要がある。
【００６７】
例における変換関数ＵＦ並びに較正関数Ｋ１及びＫ２は直線として延びており、それによって関数の数学的な説明が容易になることが注目されよう。しかし、全硬度Ｉ及びＩＩを求めるのに、本発明により、原理上は非線形の関数も考えることができ、これらは例えば多項式として近似される。
【国際調査報告】
2013514166.tif 000014
2013514166.tif 000015
2013514166.tif 000016
2013514166.tif 000017
2013514166.tif 000018
2013514166.tif 000019