(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体カートリッジであって、
供給室と流体連通している入口、及び混合区画と流体連通している出口と、
イオン交換媒体を収容する媒体区画であって、前記供給室と流体連通している媒体区画と、
前記供給室と前記混合区画とを互いに流体連通させるバイパスポートと、
直線運動によって調節可能であるバイパスレギュレータと、を備え、前記バイパスレギュレータは、閉鎖にばねを使用する常時閉の調節式の弁を備えており、
第１の流体経路を通って流れる流体が前記イオン交換媒体と接触して、前記混合区画に進入する浄化流体を形成するように、第１の流体経路が前記供給室から前記媒体区画を通って前記混合区画まで延び、第２の流体経路を通って流れる流体が前記イオン交換媒体と接触せず、前記混合区画の中に進入する際に浄化されないように、第２の流体経路が前記供給室から前記バイパスポートを通って前記混合区画まで延び、
前記混合区画は、前記媒体区画及び前記バイパスポートと流体連通しているインサートを備え、前記インサートは、前記第１の流体経路を通った前記浄化流体と前記第２の流体経路を通った前記流体とが合流後に通過するフィルタ要素を備える、
媒体カートリッジ。
【請求項２】
前記インサートは、前記弁と、前記フィルタ要素を収容するフィルタ要素カバーと、を備える、請求項１に記載の媒体カートリッジ。
【請求項３】
前記インサートは、前記フィルタ要素に装着された第１のエンドキャップと、エンドキャップスリーブと、前記ばねと、を更に備える、請求項２に記載の媒体カートリッジ。
【請求項４】
前記弁は前記バイパスポートを備え、前記弁が閉位置にあるときに前記第１のエンドキャップの一部分により前記バイパスポートが閉鎖され、前記弁が開位置にあるときに前記バイパスポートが閉鎖されない、請求項３に記載の媒体カートリッジ。
【請求項５】
前記エンドキャップスリーブは前記バイパスポートを備え、前記弁が閉位置にあるときに前記弁により前記バイパスポートが閉鎖され、前記弁が開位置にあるときに前記バイパスポートが閉鎖されない、請求項３に記載の媒体カートリッジ。
【請求項６】
前記ばねは前記弁と前記第１のエンドキャップとの間に配置される、請求項３に記載の媒体カートリッジ。
【請求項７】
前記ばねは前記弁と前記エンドキャップスリーブとの間に配置される、請求項３に記載の媒体カートリッジ。
【請求項８】
前記ばねは前記第１のエンドキャップの反対側で前記フィルタ要素に装着された第２のエンドキャップに隣接して配置される、請求項３に記載の媒体カートリッジ。
【請求項９】
水浄化システムであって、
請求項１に記載の媒体カートリッジと、
前記媒体カートリッジに取り付けられるヘッド組立体と、を備え、前記ヘッド組立体が、未処理流体ポートと、処理流体ポートと、駆動部と、アジャスタと、を備え、前記駆動部は、前記アジャスタが動くと前記バイパスレギュレータに力を加えて前記直線運動を生じさせる、水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体をろ過するために使用される媒体を収容する媒体カートリッジ、及びその媒体カートリッジを使用するシステムに関する。具体的に言えば、フィルタカートリッジは、イオン交換樹脂などの媒体と、調節式バイパスと、を収容する。これらのフィルタカートリッジは、軟水化／湯垢低減の用途に有用である。
【背景技術】
【０００２】
軟水化及び／又は湯垢低減用のフィルタは、レストラン及びサービス産業において飲料を作るために使用されている。水中の硬質ミネラル（カルシウム及びマグネシウム）を水素又はナトリウムと交換するために、弱酸性カチオン（ＷＡＣ）交換樹脂などのイオン交換物質が一般的に使用されている。これにより、水は湯垢が付着する可能性の低いものとなり、そのような水を使用することで、早期の湯垢付着、及びコーヒー機器などの飲料機器の保守が軽減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＷＡＣ交換樹脂が硬質ミネラルのすべてを除去する場合、水がコーヒー豆からコーヒーを抽出する能力がいくぶんか損なわれることがあり、また飲料の味は悪影響を受け得る。飲料を作るのに使用される水にはある程度の残留硬度が好まれ、様々な飲料で、水における独自の硬度指定が求められる。
【０００４】
望まれる硬度の要件を満たすように調節可能である媒体カートリッジ及びシステムを提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
調節式バイパスを有する媒体カートリッジ、並びにそれらの媒体カートリッジを使用するシステム及び方法が提供される。弱酸性カチオン（ＷＡＣ）樹脂などの浄化用樹脂を通る流れを調節する能力は、熱い飲料を提供するユーザーによって、更には複数の種類の機器（例えば、スチーマ、製氷機、エスプレッソマシンなど）に同じ水源を用いる者によって、特に評価されている。既知量のバイパスをもたらすように容易に動かされる調節式バイパスを有することにより、そのようなユーザーのニーズを満たすことが容易となる。調節式バイパスにより、ユーザーは、下流の機器が湯垢を付着させるのを防止すると共に、所望の飲料の風味に合わせて水の最小硬度を維持することができる。第１の態様において、媒体カートリッジは、供給室と流体連通している入口及び混合区画と流体連通している出口と、媒体を収容する媒体区画と、供給室及び前記混合区画と流体連通しているバイパスポートと、直線移動によって調節可能であるバイパスレギュレータと、を備え、第１の流体経路を通って流れる流体が媒体と接触して、混合区画に進入する浄化流体を形成するように、第１の流体経路が供給室及び媒体区画によって画定され、第２の流体経路を通って流れる流体が媒体と接触せず、混合区画の中に進入する際に浄化されないように、第２の流体経路が供給室及びバイパスポートによって画定される。
【０００６】
本発明の任意の態様に関して、個々に又は組み合わせて用いられ得る他の特徴は次の通りである。混合区画は、媒体区画及びバイパスポートと流体連通しているインサートを備え得、インサートは、バイパスレギュレータと、フィルタ要素カバーに入れられたフィルタ要素と、を備える。
【０００７】
バイパスレギュレータは、駆動部の並進又は回転のいずれかによって調節可能であり得る。バイパスレギュレータは弁を備え得、インサートは、バイパスポートと、フィルタ要素に装着されたフィルタ要素の第１のエンドキャップと、エンドキャップスリーブと、弾性装置と、を更に備える。弁は弾性装置と協働して、駆動部によって弁に力が加えられると直線的に移動し得る。
【０００８】
弁はバイパスポートを備え得、閉位置において第１のエンドキャップの一部分がバイパスポートを閉鎖し、開位置においてバイパスポートは閉鎖されない。エンドキャップスリーブはバイパスポートを備え得、閉位置において弁又は第１のエンドキャップの一部分がバイパスポートを閉鎖し、開位置においてバイパスポートは閉鎖されない。
【０００９】
弾性装置はばねであり得る。ばねは、第１のエンドキャップを組み付けられ得る。ばねは、エンドキャップスリーブを組み付けられ得る。ばねは、フィルタ要素の第２のエンドキャップを組み付けられ得る。
【００１０】
媒体カートリッジは、浄化流体が混合区画に進入する前に導管を通過するように、混合区画に連結された導管を更に備え得る。
【００１１】
ある特定の態様において、供給室と流体連通している入口、及びフィルタカバーに入れられたフィルタ要素を備えるインサートを任意に収容する混合区画と流体連通している出口と、１つ以上のイオン交換樹脂を収容する媒体区画と、供給室及び混合区画と流体連通しているバイパスポートと、直線移動によって調節可能であるバイパスレギュレータと、を備え、第１の流体経路を通って流れる流体が１つ以上のイオン交換樹脂と接触して、混合区画に進入する浄化流体を形成するように、第１の流体経路が供給室及び媒体区画によって画定され、第２の流体経路を通って流れる流体が媒体と接触せず、混合区画の中に進入する際に浄化されないように、第２の流体経路が供給室及びバイパスポートによって画定される、イオン交換樹脂カートリッジが提供される。
【００１２】
別の態様は飲料調製システムを提供し、その飲料調製システムは、本明細書で開示される任意のイオン交換カートリッジを備え、イオン交換樹脂は、弱酸性カチオン（ＷＡＣ）交換樹脂を含み、このシステムは、所望の硬度を有する水を提供するのに効果的である。
【００１３】
別の態様では、流体浄化の方法が提供され、この方法は、媒体カートリッジの入口を通して供給室の中へと流体を通過させることと、流体の第１の部分を、媒体を収容した媒体区画を通して供給室から流して浄化流体を形成し、浄化流体を混合区画の中へと流すことと、媒体と接触せず、未浄化流体である流体の第２の部分を、バイパスポートを通して混合区画の中へと流すことと、浄化流体と未浄化流体とを混合区画内で組み合わせることと、混合室の内容物を、出口を通して流すことと、直線移動によって調節可能であるバイパスレギュレータを使用することにより、バイパスを通る流れを調整することと、を含む。この方法は、混合室内に設置されたフィルタ要素を通じて、混合室の内容物をろ過することを更に含み得る。
【００１４】
別の態様は水浄化システムであり、この水浄化システムは、本明細書で開示される任意の媒体カートリッジと、その媒体カートリッジと動作可能に結合されたヘッド組立体であって、未処理流体ポートと、処理流体ポートと、駆動部と、アジャスタと、を備え、駆動部は、アジャスタが動くとバイパスレギュレータに直線力を付与する、ヘッド組立体と、を備える。ヘッド組立体はベントを更に含み得る。
【００１５】
本発明のこれらの態様及び他の態様については、以下の「発明を実施するための形態」に記載する。いかなる場合にも、以上の概要は、特許請求される主題に対する制限としては解釈されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本開示の種々の実施形態についての以下の詳細説明を添付の図面と共に考察することで、本開示はより完全に理解され得る。
【図１】調節式バイパスを備える媒体カートリッジとヘッド組立体とを含む水浄化システムの横断面模式図である。
【図２】一実施形態によるヘッド組立体の横断面模式図である。
【図３】媒体カートリッジの一実施形態の横断面模式図である。
【図４】インサートの一実施形態を含む例示的な媒体カートリッジの拡大模式図である。
【図５】インサートの別の実施形態である。
【図６】インサートの別の実施形態である。
【図７】一実施形態による媒体カートリッジと組み合わされたヘッド組立体の横断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明するに先だって、本発明が、以下の説明に記載される構成又はプロセス工程の詳細に限定されるものではないことを理解するべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法にて実践又は実行されることが可能である。
【００１８】
調節式バイパスを有する媒体カートリッジ、並びにそれらの媒体カートリッジを使用するシステム及び方法が提供される。各態様は調節式バイパスフィルタカートリッジを含み、その調節式バイパスフィルタカートリッジにおいて、浄化蒸気と調節された未浄化蒸気がろ過後処理に先立って合流し、浄化水と未浄化水との割合又は比率は、設置の際に、既知の又は予測可能な程度のバイパスでフィルタカートリッジの外側から調節可能である。直線運動で動作するバイパスレギュレータを使用することにより、ヘッド組立体のノブからの調節が簡単かつ正確になる。具体的に言えば、そのようなカートリッジにより、ユーザーは、すべての流体、具体的には水のうちの、弱酸性カチオン交換樹脂など、所望の浄化媒体と接触する部分を調節すると同時に、流体の総量を炭素系フィルタなどの研磨フィルタと接触させることができる。調節式バイパスを単一のカートリッジ内で使用すると共に、ポリシング用の区画を与えることにより、媒体カートリッジを効率的な方式で提供することができる。つまり、多様な最終用途のニーズを満たすように、１つのカートリッジを調節することができる。本明細書で開示されるカートリッジにより、エンドユーザーは硬度を所望の仕様に合わせると共に、残留するいかなる塩素、食味、及び臭気をも水全体から除去することができる。
【００１９】
閉鎖にばねを使用する常時閉の調節式バイパスレギュレータは、カートリッジ内に位置する。バイパスレギュレータとは、処理メディアを迂回する、つまり処理メディアと接触しない流体の流れを制御する構造である。例示的なバイパスレギュレータは弁である。カートリッジがヘッドに挿入されると、ヘッド内の駆動部が直接的又は間接的に弁を圧迫し開放する。侵入する水の一部分は、弁を通って流れ、媒体、例えばイオン交換樹脂を迂回する。ヘッド内における駆動部の高さは、ヘッドの頂部に位置するノブによって調節することができる。駆動部の高さを調節することにより、弁の位置が調節され、前記弁を通って流れる水の割合が変わる。駆動部は単一の構造体又はポストであってよく、あるいは構造体の組み合わせであってもよい。ある例示的な駆動部は、並進駆動部と組み合わされた回転駆動部を含む。このようにして、ノブが回転駆動部に力を付与し、次に回転駆動部は直線運動によって、バイパスレギュレータを移動させる並進駆動部に並進力を付与し、ばねを圧縮する。バイパスレギュレータの設計は、特定の媒体ハウジング及びヘッド組立体に適合され得る。加えて、駆動部の設計は、古いカートリッジが新しいカートリッジと交換されるときに、駆動部の位置を固定すると共に弁の開放率を維持するように適合され得る。
【００２０】
ほとんどの用途において、システムを通って流れるすべての水が、カートリッジから出る前にフィルタ要素を通過する。
【００２１】
本出願の目的のために、以下の用語は、以下に記載するそれぞれの意味を有するものとする。
【００２２】
「流体経路」は、カートリッジを通る流体の実質的に連続した進路を指す。
【００２３】
「浄化流体」は、媒体と接触して所望の浄化を達成した流体を指す。例えば、弱酸性カチオン（ＷＡＣ）交換樹脂によって浄化された流体は、硬度が低減されている。
【００２４】
「未浄化流体」は、媒体による浄化を迂回する流体を指す。浄化流体及び未浄化流体は両方とも、炭素系フィルタなどのフィルタによって必要に応じて精製され得る。
【００２５】
「浄化用媒体」及び「吸着性媒体」という用語は、種々の吸着機構によって粒子を吸着する能力を有する材料（吸着剤と呼ばれる）を含む。これらの媒体は、例えば、約０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの流体力学的径を持つ、球状ペレット、ロッド、繊維、成形粒子、又はモノリスの形態をなし得る。そのような媒体が多孔質である場合、この特質は結果的に、より大きな曝露表面積及びより高度な吸着能力を生じる。吸着剤は、粒子の迅速な輸送と低い流動抵抗を可能にするミクロ細孔構造とマクロ細孔構造との組み合わせを有し得る。
【００２６】
「イオン交換樹脂」は、通常は有機高分子基材から作製された小さなビーズの形態をなす、不溶性の基質（又は支持構造）を指す。材料は表面上に、化学活性時にイオンを捕捉及び放出する交換部位を含み得る孔構造を有する。
【００２７】
イオン交換樹脂について記述するために本明細書で用いられる「ミクロ網」とは、永久的な孔構造を有さないイオン交換樹脂を指す。例えば、マイクロ網は、ポリマー鎖を有する架橋ポリマーゲルを含んでもよく、孔構造はポリマー鎖間の距離を変動させることによって画定される。孔構造が多数の要因に基づいて変動の影響を受ける、かかるゲルは、一般にゲル型樹脂と称される。
【００２８】
イオン交換樹脂について記述するために本明細書で用いられる「マクロ網」は、ミクロ網の１つ以上の塊を含むイオン交換樹脂を指す。塊同士の間に画定される開口部又は穴は、マクロ網の構成成分であるミクロ網の多孔率を超える更なる多孔率をマクロ網に与え得る。
【００２９】
「媒体要素」は、流体のろ過及び／又は浄化を達成するように１種類以上の媒体によって形成された構造体を指す。媒体は、限定するものではないが、機械的ろ過、イオン交換、及び／又は吸着能力などの機能をもたらし得る。
【００３０】
「処理流体」は、媒体要素と接触して、本明細書で記述するようなろ過及び／又は浄化などの所望の結果を得た流体を指す。
【００３１】
「媒体カートリッジ」は、処理されるべき流体が媒体を通って処理流体としてカートリッジから出る流れを確実にするために、媒体要素及びエンドキャップなどの構造体を含む。場合によっては、流体の流れのために、カートリッジの媒体要素に対して内側にコア又は他の通路が存在する。
【００３２】
「エンドキャップ」とは、媒体ブロックの端部にある実質的に固形の材料片を意味し、この材料片は、ブロックの一端又は両端の表面積のうちの大部分を少なくとも封止するような寸法を有する。媒体カートリッジのいずれかの端部にあるエンドキャップは、媒体カートリッジの取付け及び／又は使用を容易にするために、更なる機能を独立に有してもよい。
【００３３】
「ろ過流体」は、分離媒体又はフィルタ要素と接触して所望の純度に達した流体を指す。例えば、分離媒体を収容した炭素系フィルタブロックによってろ過された流体は、沈殿物、塩素、及び鉛を低減することができる。
【００３４】
「未ろ過流体」は、分離媒体による浄化を迂回する流体を指す。ろ過流体及び未ろ過流体はいずれも、必要に応じて浄化用媒体との接触によって浄化され得る。
【００３５】
媒体
好適な媒体の例には、セルロース系媒体、合成媒体、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。媒体カートリッジは、限定するものではないが、イオン交換樹脂、活性炭、珪藻土などを含む、１種類以上の媒体を含み得る。イオン交換樹脂に関して言えば、本明細書の実施形態は、いかなる特定のイオン交換樹脂の使用、又は樹脂のいかなる特定の組み合わせにも限定されるものではない。本発明の一実施形態に含めるのに好適な媒体は、目的のろ過用途の要件に少なくともある程度基づいて選択され得る。本発明の種々の実施形態に含めるのに好適なイオン交換樹脂には、カチオン樹脂、アニオン樹脂、カチオン樹脂とアニオン樹脂との混合物、キレート性の、つまり生物学的に関連するイオン交換樹脂が挙げられる。イオン交換樹脂は、例えば、ミクロ網状であってもマクロ網状であってもよい。いくつかの実施形態においては、マイクロ網状型が好ましい。
【００３６】
本発明の実施形態に含まれ得るイオン交換樹脂としては、限定するものではないが、架橋ポリビニルピロリドン及びポリスチレンで製造されるもの、並びにイオン交換官能基を有するもの、例えば、限定するものではないが、ハロゲンイオン、スルホン酸、カルボン酸、イミノ二酢酸、並びに三級及び四級アミンが挙げられる。
【００３７】
適したカチオン交換樹脂としては、スルホン化フェノールホルムアルデヒド縮合物、スルホン化フェノール−ベンズアルデヒド縮合物、スルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー、スルホン化メタクリル酸−ジビニルベンゼンコポリマー、及びその他の種類のスルホン酸基又はカルボン酸基を含有するポリマーを挙げることができる。留意すべきこととして、カチオン交換樹脂には通常、Ｈ＋対イオン、ＮＨ４＋対イオン、又はアルカリ金属、例えばＫ＋及びＮａ＋対イオンが供給される。本明細書で利用されるカチオン交換樹脂は、水素対イオンを所有し得る。例示的な粒状カチオン交換樹脂が、Ｈ＋対イオンを有するスルホン化スチレンジビニルベンゼンのコポリマーである、ピュロライト社（PUROLITE）（ペンシルバニア州ベラ・カヌイド（Bala Cynwyd））から入手可能なＭＩＣＲＯＬＩＴＥ  ＰｒＣＨである。
【００３８】
カチオンイオン交換樹脂の他の具体的な例には、限定するものではないが、以下の商品表記、つまり、ＡＭＢＥＲＪＥＴ（商標）Ｉ２００（Ｈ）；ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）ＣＧ−５０、ＩＲ−Ｉ２０（ｐｌｕｓ）、ＩＲ−Ｉ２０（Ｐｌｕｓ）ナトリウム形態、ＩＲＣ−５０、ＩＲＣ−５０Ｓ、ＩＲＣ−７６、ＩＲＣ−７Ｉ８、ＩＲＮ−７７及びＩＲ−Ｉ２０；ＡＭＢＥＲＬＹＳＴ（登録商標）１５、１５（ｗｅｔ）、１５（ｄｒｙ）、３６（ｗｅｔ）；５０  ＤＯＷＥＸ（登録商標）５０ＷＸ２−１００、５０ＷＸ２−２００、５０ＷＸ２−４００、５０ＷＸ４−５０、５０ＷＸ４−１００、５０ＷＸ４−２００、５０ＷＸ４−２００Ｒ、５０ＷＸ４−４００、ＨＣＲ−Ｗ２、５０ＷＸ８−１００、５０ＷＸ８２００、５０ＷＸ８−４００、６５０Ｃ、ＭＡＲＡＴＨＯＮ（登録商標）Ｃ、ＤＲ−２０３０、ＨＣＲ−Ｓ、ＭＳＣ−１、８８、ＣＣＲ−３、ＭＲ３、ＭＲ−３Ｃ、及びＲＥＴＡＲＤＩＯＮ（登録商標）；ＰＵＲＯＦＩＮＥ  ＰＦＣ１００Ｈ、ＰＵＲＯＬＩＴＥ  ＮＲＷ１００、ＮＲＷ１０００、ＮＲＷ１１００、Ｃ１００、Ｃ１４５、及びＭＩＣＲＯＬＩＴＥ  ＰｒＣＨで入手可能なものが挙げられる。
【００３９】
好適なアニオン交換樹脂には、交換過程中に水酸化物を導入する水酸化物対イオンを有する樹脂を挙げることができる。いくつかの実施形態において、アニオン交換樹脂は、化学結合された第四級水酸化アンモニウム交換基、例えば水酸化テトラメチルアンモニウムで置換されたスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーを含む。一実施形態において、アニオン交換樹脂は、ＲＯＨＭ  ＡＮＤ  ＨＡＡＳ  Ｃｏｍｐａｎｙによって商品名ＡＭＢＥＲＬＹＳＴ（登録商標）Ａ−２６−０Ｈとして、及びＤＯＷ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯＭＰＡＮＹによって商品名ＤＯＷ  Ｇ５１−０Ｈとして販売されているイオン交換樹脂など、第四級水酸化アンモニウムで置換された架橋ポリスチレンを含む。
【００４０】
アニオンイオン交換樹脂の他の具体的な例には、限定するものではないが、ＡＭＢＥＲＪＥＴ（商標）４２００（ＣＩ）；ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）ＩＲＡ−６７、ＩＲＡ−４００、ＩＲＡ−４００（ＣＩ）、ＩＲＡ−４１０、ＩＲＡ−９００、ＩＲＮ−７８、ＩＲＮ−７４８、ＩＲＰ−６４、ＩＲＰ−６９、ＸＡＤ−４、ＸＡＤ−７、及びＸＡＤ−１６；ＡＭＢＥＲＬＹＳＴ  Ａ−２１及びＡ−２６  ＯＨ；ＡＭＢＥＲＳＯＲＢ（登録商標）３４８Ｆ、５６３、５７２、及び５７５；ＤＯＷＥＸ（登録商標）１Ｘ２−６０  １００、１Ｘ２−２００、１Ｘ２−４００、１Ｘ４−５０、１Ｘ４−１００、１Ｘ４−２００、１Ｘ４−４００、１Ｘ８−５０、１Ｘ８−１００、１Ｘ８−２００、１Ｘ８−４００、２ｌＫ  ＣＩ、２Ｘ８−ｌ００、２Ｘ８−２００、２Ｘ８−４００、２２  ＣＩ、ＭＡＲＡＴＨＯＮ（登録商標）Ａ、ＭＡＲＡＴＨＯＮ（登録商標）Ａ２、ＭＳＡ−１、ＭＳＡ−２、５５０Ａ、ＭＡＲＡＴＨＯＮ（登録商標）ＷＢＡ、及びＭＡＲＡＴＨＯＮ（登録商標）ＷＧＲ−２；ＭＥＲＲＩＦＩＥＬＤ’Ｓペプチド樹脂；ＰＵＲＯＬＩＴＥ  Ａ２００、Ａ５００、Ａ８４５、ＮＲＷ４００、ＮＲＷ４０００、ＮＲＷ６０００及びＭＩＣＲＯＬＩＴＥ  ＰｒＡＯＨが挙げられる。混合されたカチオン樹脂及びアニオン樹脂の具体的な例は、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）ＭＢ−３Ａ、ＰＵＲＯＦＩＮＥ  ＰＦＡ６００、ＰＵＲＯＬＩＴＥ  ＭＢ４００、ＭＢ６００、ＮＲＷ３７、ＮＲＷ３２４０、ＮＲＷ３２６０及びＮＲＷ３４６０である。
【００４１】
重金属イオンを除去するために適したキレート化交換樹脂は、ポリスチレン、ポリアクリル酸、及びポリエチレンイミン主鎖上のポリアミン、ポリスチレン主鎖上のチオ尿素、ポリスチレン主鎖上のグアニジン、ポリエチレンイミン主鎖上のジチオカルバメート、ポリアクリレート主鎖上のヒドロキサム酸、ポリスチレン主鎖上のメルカプト、並びに重付加及び重縮合樹脂上の環状ポリアミンを含み得る。
【００４２】
キレート化イオン交換樹脂の他の具体的な例には、限定するものではないが、ＰＵＲＯＬＩＴＥ  Ｓ１０８、Ｓ９１０、Ｓ９２０Ｐｌｕｓ及びＳ９５０；ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ  ＩＲＡ−７４３及びＩＲＣ−７４８が挙げられる。
【００４３】
本発明のプロセス及び製品において使用され得る、生物学的に関連する樹脂の具体的な例には、限定するものではないが、ＳＥＰＨＡＤＥＸ（登録商標）ＣＭ  Ｃ−２５、ＣＭ  Ｃ−５０、ＤＥＡＥ  Ａ−２５、ＤＥＡＥＡ−５０、ＱＡＥＡ−２５、ＱＡＥＡ−５０、ＳＰ  Ｃ−２５、及びＳＰ  Ｃ−５０が挙げられる。
【００４４】
上述のカチオン、アニオン、混合されたカチオン及びアニオン、並びに生物学的に関連するイオン交換樹脂は、例えば、ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯ．（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）、又はＲＯＨＭ  ＡＮＤ  ＨＡＡＳ（Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）、又はＰＵＲＯＬＩＴＥ（Ｂａｌａ  Ｃｙｎｗｙｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から市販されている。
【００４５】
イオン交換樹脂の更なる例には、限定するものではないが、ＡＧ５０Ｗ−Ｘ１２、ＢＩＯ−ＲＥＸ（登録商標）７０、及びＣＨＥＬＥＸ（登録商標）１００が挙げられ、これらはすべて、ＢＩＯＲＡＤ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｃａｌｉｆ）の商品名である。
【００４６】
フィルタ
浄化流体及び未浄化流体の両方のろ過のために、フィルタ要素を設けてよい。つまり、ほとんどの状況下で、システムを通って流れる水は、後置フィルタを通過した後にカートリッジを出るが、フィルタ要素は特定の用途には必要とされない場合があることを理解されたい。
【００４７】
フィルタ要素は、緩く収容された粒子を含んでもよく、又は好ましくは、粒子によって形成された媒体ブロックであってもよい。フィルタ要素において使用するための例示的な媒体粒子には、限定するものではないが、活性炭、高分子結合剤、及び珪藻土が挙げられる。例えば、活性炭と高分子結合剤粒子とを含む媒体は、炭素系フィルタブロックを形成し得る。
【００４８】
加えて、フィルタ要素は、限定するものではないが、織布構造体、不織布構造体、微細孔膜、モノリス、メルトブローンファイバ（ＭＢＦ）構造体、及び連続気泡フォームなどの、ひだ付き又はひだ無しの構造体を含み得る。これらの構造の例示的な構成材料には、限定するものではないが、ナイロン（例えばナイロン６，６）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリカーボネート、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロース、又はそれらの組み合わせを挙げることができる。
【００４９】
例示的なフィルタ要素は、ひだ付き微細孔膜、炭素系フィルタブロック、フィルタブロックに巻き付けられた不織布材料、及びそれらの任意の組み合わせであり得る。
【００５０】
使用法
本明細書で開示される水浄化システムは、飲料を消費者に提供するために商業的に用いられ得る。コーヒー及びエスプレッソなどの熱い飲料は、通常、一定の硬度を必要とするのに対し、スチーマ及び製氷機は異なる要件を有することがある。調節式バイパスを有する本明細書におけるシステムは、既知量のバイパスをもたらすために容易にかつ直ちに用いられ、そのようなユーザーのニーズを満たすのを容易にし、その結果、１つの水源が複数の目的に用いられ得る。媒体カートリッジ及びフィルタ要素の選定により、所望のいかなるろ過及び純度の目標にも対処することができる。
【００５１】
図を参照すると、図１は、調節式バイパスを有する媒体カートリッジ１００及びヘッド組立体１５０の横断面模式図であり、ここで、水などの流体は未処理流体ポート１５２に進入し、次いで（カートリッジ）入口１０２を通ってカートリッジ１００の中に、そして供給室１０６の中に進入する。次いで供給物は、媒体がカートリッジから逃げ出さないようにするのを助ける供給セパレータ１０８（任意）又はバイパスポート１２０のいずれかを通って、混合区画１１６の中へと進む。供給セパレータ１０８から、流体は、矢印で示す経路に従って媒体区画１１４の中へと流れる。混合区画１１６の中に入る流体の量は、バイパスポート１２０を通る流量に関連し、その流量は、弾性装置２０５と協働するバイパスレギュレータ２０４によって調整され、弾性装置２０５は例えばばねであり得る。例えば、任意の割合（１体積％、２．５体積％、５体積％、１０体積％、２０体積％、３０体積％、４０体積％、又は更には５０体積％以上）の流体が、媒体による浄化を迂回し得る。
【００５２】
媒体区画１１４は、流体を浄化するための所望の媒体（図示せず）を収容する。第１の流体経路は、流体が媒体区画内の媒体と接触して浄化流体を形成する流体経路であり、浄化流体は次いで混合区画１１６に進入する。第２の流体経路は、流体が媒体と接触せず、この流体を未浄化のままにさせる流体経路であり、この流体は、供給室１０６から直接、混合区画１１６の中へと流れる。浄化流体は、媒体がカートリッジから逃げ出さないようにするのを助ける媒体セパレータ１１２（任意）を通って、浄化室１１０の中へと流れる。浄化流体は次いで、導管１１８を通って混合区画１１６の中へと流れる。いくつかの実施形態において、浄化流体は、媒体セパレータ１１２、浄化室１１０、又は導管１１８を必要とすることなく、媒体区画１１４から混合区画１１６の中へと流れることができる。混合区画１１６において混合された浄化流体及び未浄化流体は出口流体を形成し、その出口流体は、（カートリッジ）出口１０４及び処理流体ポート１５４を通って使用地点又はサービス提供地点へと流れる。
【００５３】
カートリッジの本体、つまりハウジング１１１は、通常、トップカバー又はサンプカバーと、サンプと、を備える。いくつかの製品に関して、これらの部品は、封止されたカートリッジ／本体を形成するために、製造中に一体的に形成されてもよいし又は共に永久的に封止されてもよい。しかしながら、所望により、これらの部品は分離可能、更には再使用可能であってもよい。
【００５４】
一実施形態においては、いかなる類の純化も混合区画１１６においてもたらされない。他の実施形態において、混合区画１１６は、流体を純化するためのフィルタ要素２０８又は他の装置若しくは媒体を収容する。フィルタ要素２０８は、第１の／上部エンドキャップ２０６と、第２の／下部エンドキャップ２１８と、を備えて、フィルタ媒体を通ってフィルタコア２０９の中に入る適切な流れを確保している。フィルタ要素カバー２１２は、フィルタ要素２０８を収容する。
【００５５】
ヘッド組立体１５０は、未処理流体ポート１５２及び処理流体ポート１５４を提供することに加えて、アジャスタ１６０を提供し、アジャスタ１６０は具体的には、駆動部１５７に動作可能に連結されるノブであり得る。ベント１５６もヘッド組立体１５０の一部である。
【００５６】
図２は、ヘッド組立体１５０の詳細な横断面模式図であり、未処理流体ポート１５２は、処理され媒体カートリッジに送達されるべき流体、例えば水を受容する。媒体カートリッジ及び任意のフィルタ要素を通って処理された流体は、次いで、処理流体ポート１５４を通ってサービス提供地点へと出る。ベント１５６は流れを促進する。アジャスタ１６０は駆動部に動作可能に連結され、駆動部はこの実施形態において、２つの構造、すなわち回転駆動部１５８及び並進駆動部１５９から形成される。アジャスタは、ノブの形態においては回転力を付与するが、レバーの形態においては直線力を付与し得る。いずれにせよ、アジャスタ１６０に力が加えられると、回転力が回転駆動部に付与され、次に回転駆動部は直線運動によって、バイパスレギュレータを移動させる並進駆動部に並進力を付与し、弾性デバイスを圧縮する。
【００５７】
図３は、媒体カートリッジ１００の詳細な横断面模式図であり、入口１０２は、処理されるべき流体、例えば水を受容し、出口１０４は処理流体を受容する。媒体カートリッジ１００に進入する流体は、入口１０２を通過し、例示的なバイパスレギュレータである弁２１６に当たり、供給室１０６に進入する。供給物は次いで、媒体が媒体区画１１４から逃げ出さないようにするのを助ける供給セパレータ１０８（任意）又はバイパスポート１２０のいずれかを通過して、混合区画１１６の中へと進む。混合区画１１６の中に移動する流体の量は、バイパスポート１２０を通る流量に関連し、その流量は、弾性装置２０５と、そして第１の／上部エンドキャップ２０６の一部分と協働する弁２１６によって調整され、その第１の／上部エンドキャップ２０６は、この実施形態において、弁がある位置にあるときにバイパスポート１２０を閉鎖するために、一区分が第１の拡大直径を有する延長部を有し、また第２の区分は、バイパスポート１２０を通る流れを可能にするように、より細い第２の直径を有する。エンドキャップスリーブ２０７は、フィルタ要素カバー２１２と協働してフィルタ要素２０８を収容する。バイパスポートからの流体の流れは、フィルタ要素２０８の外径を通ってフィルタコア２０９の中へと移動し、エンドキャップ２０６から出口１０４への通路を出る。図２の駆動部１５９は、バイパス流体の流れの量を調節するために、図３の弁２１６に直線力を付与する。
【００５８】
カートリッジの本体、つまりハウジングは、通常、トップカバー又はサンプカバー１０９と、サンプ１１３と、を備える。
【００５９】
図４には、インサート２００の一実施形態を含む例示的な媒体カートリッジ１００の拡大模式図が示されている。サンプカバー１０９は、入口１０２と出口１０４とを有する。サンプ１１３は、フィルタ要素カバー２１２のおよそ拡大直径部分に至るまで、インサート２００の大部分を収容する。フィルタ要素カバー２１２及びエンドキャップスリーブ２０７は、フィルタ要素２０８を収容し、フィルタ要素２０８は２つのエンドキャップ、つまり、サンプカバー１０９の領域の中へと延びる第１／上部エンドキャップ２０６と、この図には示されていない第２／下部エンドキャップと、を有する。バイパスポート１２０を備える弁２１６は、カートリッジの外側にあるヘッド組立体の一部分、例えばノブによって調節される。弁２１６は、弾性装置２０５と協働して直線運動で移動する。この実施形態において、第１の／上部エンドキャップ２０６は、拡大直径の区分を有する延長部を有し、この区分は、バイパスポート１２０と整列すると、混合室の中への流れを遮断する。弁２１６のバイパスポート１２０が第１の／上部エンドキャップ２０６の拡大直径区分と整列されていないとき、混合室の中への流れが可能となる。この流れは、拡大直径部に対する弁／バイパスポートの位置に応じて変更され得る。第１の／上部エンドキャップの延長部は、未処理流体を処理流体から確実に分離するために、Ｏリングなどのシールを有する。炭素含有ブロックは、フィルタ要素カバー２１２及びエンドキャップスリーブ２０７内に収容され得る、例示的なフィルタ要素２０８である。インサート２００は、図１に示される導管１１８と流体連通している。
【００６０】
本明細書に提示されるインサートのすべての変形形態において、スペーサなどの任意の構造体が、炭素含有ブロックを所望通りに方向付けるために使用されてよい。弁の位置決めの精度を向上させるため、並びに／又は特定の寸法の誤差に起因する機械部品及び組立体の累積変動である、公差スタックアップの排除を助けるために、他の任意の構造体がインサートと共に使用され得る。
【００６１】
図５は、別の例示的なインサート３００の拡大模式図を示している。フィルタカバー３１２及びエンドキャップスリーブ３０７は、第１の／上部エンドキャップ３０６と第２の／下部エンドキャップ３１８とを有するフィルタ要素３０８を収容する。この実施形態における弁３１６はバイパスポートを備えていない。むしろ、エンドキャップスリーブ３０７がバイパスポート３２０を備える。弁３１６は、カートリッジの外側にあるヘッド組立体の一部分、例えばノブによって調節される。弁３１６は、弁３１６に隣接して位置する弾性装置３０５と協働して直線運動で移動する。この実施形態において、第１の／上部エンドキャップ３０６の延長部はないが、弾性装置３０５を受容する。弁は拡大直径の区分を有する。エンドキャップスリーブ３０７のバイパスポート３２０が弁の拡大直径区分と整列されていないとき、混合室の中への流れが可能となる。
【００６２】
図６は、別の例示的なインサート４００の拡大模式図を示している。フィルタカバー４１２及びエンドキャップスリーブ４０７は、第１の／上部エンドキャップ４０６と第２の／下部エンドキャップ４１８とを有するフィルタ要素４０８を収容する。この実施形態における弁４１６はバイパスポートを備えておらず、（一体的に又は取り外し可能に）第１の／上部エンドキャップ４０６に動作可能に連結又は装着される。エンドキャップスリーブ４０７はバイパスポート４２０を備える。弁４１６は、カートリッジの外側にあるヘッド組立体の一部分、例えばノブによって調節され、また、第２の／下部エンドキャップ４０５に隣接して位置する弾性装置４０５と協働して直線運動で移動する。この実施形態では、弁４１６が存在するために、第１の／上部エンドキャップ４０６の延長部はない。弁４１６又は第１の／上部エンドキャップ４０６のいずれかが拡大直径の区分を有する。エンドキャップスリーブ４０７のバイパスポート４２０が弁の拡大直径区分と整列されていないとき、混合室の中への流れが可能となる。
【００６３】
図７は、媒体カートリッジ５００と組み合わされたヘッド組立体５５０の横断面模式図であり、未処理流体ポート５５２は、処理され媒体カートリッジに送達されるべき流体、例えば水を受容する。媒体カートリッジ及び任意のフィルタ要素を通って処理された流体は、次いで、処理流体ポート５５４を通ってサービス提供地点へと出る。ベント５５６は流れを促進する。アジャスタ５６０は駆動部に動作可能に連結され、駆動部はこの実施形態において、２つの構造、すなわち回転駆動部５５８及び並進駆動部５５９から形成される。アジャスタ５６０に力が加えられると、回転力が回転駆動部に付与され、次に回転駆動部は直線運動によって、バイパスレギュレータを移動させる並進駆動部に並進力を付与し、弾性デバイスを圧縮する。媒体カートリッジ５００は、処理されるべき流体、例えば水を受容するための入口５０２と、処理流体を受容するための出口５０４と、を有する。媒体カートリッジ５００に進入する流体は、入口５０２を通過し、例示的なバイパスレギュレータである弁６１６に当たり、供給室５０６に進入する。供給物は次いで、媒体が媒体区画５１４から逃げ出さないようにするのを助ける供給セパレータ５０８（任意）又はバイパスポート５２０のいずれかを通過して、混合区画５１６の中へと進む。混合区画５１６の中に移動する流体の量は、バイパスポート５２０を通る流量に関連し、その流量は、弾性装置６０５、及び第１の／上部エンドキャップ６０６の一部分と協働する弁６１６によって調整され、その第１の／上部エンドキャップ６０６は、この実施形態では、弁がある位置にあるときにバイパスポート５２０を閉鎖するために、一区分が第１の拡大直径を有する延長部を有し、また第２の区分は、バイパスポート５２０を通る流れを可能にするように、より細い第２の直径を有する。バイパスポートからの流体の流れは、フィルタ要素６０８の外径を通ってフィルタコア６０９の中へ、そしてエンドキャップ６０６の通路から出口５０４へと移動する。駆動部５５９は、バイパス流体の流れの量を調節するために弁６１６に直線力を付与する。カートリッジの本体、つまりハウジングは、通常、トップカバー又はサンプカバー５０９を備える。１つ以上のＯリング６１５は弁６１６を取り囲み、エンドキャップスリーブ６０７との封止をもたらす。１つ以上のＯリング６０５はエンドキャップ６０６の延長部を取り囲み、弁６１６との封止をもたらす。
【００６４】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用する、成分の量、特性、例えば分子量、反応条件等を表す全ての数値は、いかなる場合においても、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨の指示がない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲において記載された数値パラメータは、本開示により得ようと求める所望の特性に応じて変化し得る概算値である。各数値パラメータは、少なくとも、特許請求の範囲と同等物の原則の適用を制限しようとするものでなく、少なくとも報告される有効数字の数に照らして、及び通常の四捨五入法を用いて解釈されるべきである。
【００６５】
本開示の広範な範疇を示す数値の範囲及びパラメータは概算値であるにも関わらず、具体例において記載された数値は、可能な限り正確に記録されている。しかしながら、いかなる数値も、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本質的に含んでいる。
【００６６】
本明細書の全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「ある実施形態」などについての言及は、その実施形態と関連させて記述される特定の機構、構造、材料、又は特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含められることを意味する。それ故に、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「一実施形態において」、又は「ある実施形態において」といった句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の機構、構造、材料、又は特徴は、１つ以上の実施形態において任意の好適な方式で組み合わされ得る。
【００６７】
本明細書の発明は、特定の実施形態に関して説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理及び適用の単なる一例にすぎないことを理解されたい。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明の方法及び装置に対して様々な修正及び変更が可能であることは、当業者には自明となるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内である修正及び変更を含むことを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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