(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動混合装置（１９）を備える水軟化プラント（１；１’）を動作させるための方法であって、
到来する未処理の水の流れＶｕｎｔｒｅａｔｅｄが、
軟化される第１の部分流Ｖｐａｒｔ１、及び
軟化されない第２の部分流Ｖｐａｒｔ２に分割され、
前記２つの部分流Ｖｐａｒｔ１、Ｖｐａｒｔ２は、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに合流され、前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける前記２つの部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに所望の硬度ＤＶがもたらされるように前記自動混合装置（１９）によって調節され（１００）、前記２つの部分流の調節されるべき割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、前記未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ及び前記軟化させられた水の硬度Ｈｓｏｆｔから算出される（１１２）と共に、前記未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄは、前記未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから導出される（１１０）方法において、
前記軟化した水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔが、前記軟化した第１の部分流Ｖｐａｒｔ１において伝導度センサ（９ａ）によって測定され、前記混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが、前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおいて伝導度センサ（９ｂ）によって測定され、前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける前記部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が割り出され（１０２，１０４，１０６）、
前記未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄは、前記測定された軟水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ、前記測定された混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ、及び前記割り出された部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２から算出される（１０８）、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄは、以下の式
【数６】
0006294969.tif 000010
を使用して算出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける前記部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、２つの流量計（３ａ，３ｂ）によって割り出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２を割り出すために、第１の流量計（３ａ）が前記第１の部分流Ｖｐａｒｔ１に配置されると共に、第２の流量計（３ｂ）が前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに配置されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、前記自動混合装置（１９）の調整位置から割り出され、前記自動混合装置（１９）は、特に前記調整位置を割り出すためのセンサ（１１ａ）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記軟化した第１の部分流Ｖｐａｒｔ１において前記伝導度センサ（９ａ）によって測定された前記伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ、及び前記混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおいて前記伝導度センサ（９ｂ）によって測定された前記伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが、平均化期間Ｔ又はＮ回の単一の測定について平均され（１０６）、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及びＣｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの平均値が、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを算出する（１０８）ために使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、前記平均化期間Ｔ又は前記Ｎ回の単一の測定の間は、前記自動混合装置（１９）によって変更しないことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記２つの部分流の現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、また、前記平均化期間Ｔ又はＮ回の単一の測定について平均され、前記Ｐｒｏｐｐａｒｔ１及びＰｒｏｐｐａｒｔ２の平均値が、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを算出するために使用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記平均化期間Ｔは、少なくとも２分であり、又は前記単一の測定又は単一の割り出しの回数Ｎは、少なくとも１００であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
平均化期間Ｔの期間内に含まれるか、又はＮ回の単一の測定又は単一の割り出しに属する値のうちの一部が、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及び／又はＣｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの平均値及び／又はＰｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２の割合の平均値の割り出しにおいて除外されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記除外される値は、所定の値の区間の外側にあるか、又は前記除外される値は、前記平均化期間Ｔ又は前記Ｎ回の単一の測定又は単一の割り出しにおける最高の値又は最低の値の所定の相対割合に属することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
一定間隔で自動的に、
前記未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄが、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ，Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ，Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，及びＰｒｏｐｐａｒｔ２の現在値から再度算出され（１０８）、
前記再度算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから前記未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが再び導出され（１１０）、
前記再び導出された未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄから、調節されるべき前記部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が再び算出され（１１２）、
これに従って前記自動混合装置（１９）の調整位置が再び調整される（１００）ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記軟化した第１の部分流の硬度ＨｓｏｆｔがＨｓｏｆｔ＝０°ｄＨに設定されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記水軟化プラント（１，１’）の軟化装置（４）の再生手順を制御するために使用される前記未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’が、前記算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから第１の較正関数Ｋ１によって導出され、前記自動混合装置（１９）を制御するために使用される前記未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが、前記算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄ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１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
自動混合装置（１９）を備えており、軟水の領域の伝導度センサ（９ａ）及び混合水の領域の伝導度センサ（９ｂ）を有しており、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法を実行するように設計された水軟化プラント（１，１’）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動混合装置を備える水軟化プラントを動作させるための方法であって、到来する未処理の水の流れＶｕｎｔｒｅａｔｅｄが、
・軟化される第１の部分流Ｖｐａｒｔ１、及び
・軟化されない第２の部分流Ｖｐａｒｔ２
に分割され、
２つの部分流Ｖｐａｒｔ１，Ｖｐａｒｔ２が、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに合流され、
混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける２つの部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに所望の硬度ＤＶがもたらされるように自動混合装置によって調節され、調節されるべき２つの部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ及び軟化した水の硬度Ｈｓｏｆｔから算出され、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄは、未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから導出される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法は、特許文献１（独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５５  ００７号Ａ１明細書）から知られている。
【０００３】
水の軟化は、通常の供給系によれば（例えば、飲料水の供給網によれば）比較的硬質な水しか入手することができないが、技術的な理由又は便利さの理由でより軟質な水が所望されるあらゆる場所で使用される。水の軟化において、通常はイオン交換法に従って動作する軟化装置が使用される。この処理において、水に含まれる硬化剤（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が、イオン交換樹脂においてナトリウムイオンと交換される。イオン交換樹脂は、使い果たされたときに、例えば塩水でのフラッシングによる再生を必要とする。
【０００４】
技術的又は経済的な理由で、完全に軟化させた水を利用可能にするのではなく、中程度ではあるが狭い範囲に限定された水の硬度を有する水を利用可能にすることが、多くの場合に必要とされ、あるいは望まれる。完全に軟化させた水は、下流の配管設備における保護層の形成がもはや不可能になる場合に、腐食の問題につながる可能性がある。さらに、完全な軟化においては、軟化剤がすぐに使い尽くされてしまい、そのような軟化剤の再生が早い段階で必要となる。結果として、塩の消費が多くなり、したがってコストが高くなる。
【０００５】
完全ではない軟化を実行するために、軟化させた水（純水又は軟水としても知られる）と未処理の水とを混合するための装置（混合装置）が必要とされる。混合水、すなわち軟化させた水と未処理の水との混合物における水の硬度を、所定の所望の値へと調節することが、通常は望まれる。
【０００６】
軟水を運ぶ部分流と未処理の水を運ぶ部分流との割合のフィードバック制御を確立できるようにするための混合水の硬度の直接的な測定は、基本的には、混合水の領域においていわゆるイオン選択電極を使用して可能である。しかしながら、イオン選択電極は、保守に手がかかり、故障を被りやすい。
【０００７】
したがって、先行技術において、混合水の流れの硬度は、通常は、少なくともおおよそは既知である未処理水硬度を有する未処理の水を運ぶ部分流と、やはり少なくともおおよそは既知である軟水硬度を有する軟水を運ぶ部分流とを、所望の混合水硬度が得られるような割合で混合して混合水の流れを形成することで、調節されている。特許文献２（独国特許第１０  ２００７  ０５９  ０５８号Ｂ３明細書）を参照されたい。この文献においては、未処理の水の硬度を測定するために、未処理の水の伝導度が、未処理の水において伝導度センサを使用して測定され、未処理の水の伝導度が、較正特性曲線を使用して未処理の水の硬度に変換される。この手法の欠点は、伝導度センサの電極が、未処理の水において容易に付着物で覆われてしまう可能性があり、結果として伝導度の測定が不正確になるとともに、保守の費用が高くつくことにある。
【０００８】
伝導度センサの付着物による汚損を防止するために、特許文献１（独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５５  ００７号Ａ１明細書）は、センサを軟水又は混合水に配置することを提案している。この文献によれば、未処理の水の伝導度は、良好な近似にて、この未処理の水から得られた軟水の伝導度の約９５％である。したがって、未処理の水の伝導度を、軟水の伝導度から直接的に推測することが可能である。伝導度センサが混合水中に配置される場合、変換係数は、混合水における軟水及び未処理の水の割合に応じて変化する。次いで、未処理の水の硬度を、未処理の水の伝導度を使用して割り出すことができる。
【０００９】
このやり方は、伝導度センサの付着物による汚損を防止するが、この方法は、軟水の伝導度と未処理の水の伝導度との間の特定の関係を仮定しているがゆえに、未処理の水の伝導度を近似的に割り出すことしかできない。この方法は、未処理の水の組成の変動が小さいならば、実際に良好な混合の精度を達成することができるが、未処理の水の組成の変動がより大きいと、精度が著しく低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５５  ００７号Ａ１明細書
【特許文献２】独国特許第１０  ２００７  ０５９  ０５８号Ｂ３明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、軟水を運ぶ部分流と未処理の水を運ぶ部分流とで構成される混合水の流れを調合する自動混合装置の動作の際に、混合水の硬度を、極めて信頼できるやり方で、改善された精度にて調節することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、冒頭で述べた種類の方法であって、軟化した水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔが、軟化した第１の部分流Ｖｐａｒｔ１において伝導度センサによって測定され、混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおいて伝導度センサによって測定され、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が割り出され、未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄは、測定された軟水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ、測定された混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ、及び割り出された部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２から算出されることを特徴とする方法によって達成される。
【００１３】
本発明の技術的範囲においては、未処理の水の伝導度を推定できるだけでなく、（使用される伝導度センサ、場合によっては、流量計の測定精度の範囲内で）精密に算出することができる。特に、未処理の水の品質又は軟化に起因する未処理の水の伝導度の変化についての仮定が不要である。
【００１４】
本発明の技術的範囲においては、２つの伝導度センサが使用され、具体的には、軟化後の第１の部分流に位置する軟水領域の１つの伝導度センサと、混合水領域の１つの伝導度センサとが使用される。これらの位置において、伝導度センサは、実質的に顕著な水の硬度に曝されることがないか、又は未処理の水と比べて低い水の硬度に曝されるだけであり、したがって、これらの伝導度センサが付着物によって汚損されることがないか、又は極めてゆっくりとした付着物による汚損にとどまる。混合水の伝導度は、軟水及び未処理の水の伝導度、並びに混合水における軟水及び未処理の水の割合からもたらされる。本発明によれば、伝導度のうちの２つが直接測定され、混合水における軟水（第１の部分流）及び未処理の水（第２の部分流）の割合は、例えば２つの流量計によって比較的容易に割り出すことが可能である。したがって、軟水の伝導度、混合水の伝導度、及び未処理の水の伝導度の相互依存性における唯一の未知の因子、すなわち未処理の水の伝導度を容易に算出することができる。
【００１５】
この算出において、未処理の水の組成についてのいかなる仮定も行う必要がない。特に、軟化、すなわち、２つのＮａ＋イオンによるＣａ２＋及びＭｇ２＋イオンの各化学量論的な置換による未処理の水の伝導度の変化の様相について、いかなる仮定も必要でない。そのような仮定は、対応する情報にすぎないが正確である情報が、第２の伝導度センサによって得られるが故に、行う必要がない。
【００１６】
次いで、未処理の水の硬度を、未処理の水の伝導度を使用して割り出すことができる。較正特性曲線又は較正関数が、典型的には、この目的のために、電子制御装置に保存される。そして、未処理の水の硬度及び軟水の硬度を使用して、軟化させられた第１の部分流及び未処理の水を運んでいる第２の部分流について、通常は電子制御装置に保存される予め定められた所望の硬度ＤＶを混合水において達成するための割合を、決定することができる。次いで、これらの割合が、例えば２つの部分流を直接的又は間接的に測定する２つの流量計を備えるフィードバック制御によって、自動的に調節される。
【００１７】
混合水の流れにおける部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１＝Ｖｐａｒｔ１／Ｖｂｌｅｎｄｅｄ及びＰｒｏｐｐａｒｔ２＝Ｖｐａｒｔ２／Ｖｂｌｅｎｄｅｄ（ここで、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１＋Ｐｒｏｐｐａｒｔ２＝１）についての情報は、混合水の流れにおける混合比ＶＶＨ＝Ｖｐａｒｔ１／Ｖｐａｒｔ２についての情報と同一であり、ここでＰｒｏｐｐａｒｔ１＝ＶＶＨ／（１＋ＶＶＨ）及びＰｒｏｐｐａｒｔ２＝１／（ＶＶＨ＋１）である。
【００１８】
軟水の硬度は、水軟化プラントに用いられる軟化装置の種類（通常は、Ｎａ＋イオンを含んだイオン交換樹脂）に応じて、典型的には０°ｄＨ〜１°ｄＨである。多くの場合、使用される軟化装置に特有の一定の軟水の硬度が仮定され、この硬度は、例えば工場において水軟化プラントについて測定（さらには、電子制御装置にプログラム）されており、又は単純に良好な近似の範囲内で０°ｄＨと仮定される。しかしながら、軟水の硬度を軟化装置の消耗の程度に基づいて割り出すことも可能である。
【００１９】
本発明の好ましい変形例
本発明による方法の好ましい変種において、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄは、以下の式
【００２０】
【数１】
0006294969.tif 000002
を使用して算出される。
【００２１】
未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを、この式を使用して容易に算出することができる。さらに、部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２を、混合比ＶＶＨ（上記を参照）によって表すこともできるが、それ，もこの変種の式の構成は変わらないことに注意すべきである。
【００２２】
混合水Ｖｂｌｅｎｄｅｄにおける部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が、２つの流量計によって割り出される変形例が、特に好ましい。結果として、部分流のきわめて正確な測定及び調節が可能であり、割合を調整する自動混合装置の調整位置を、フィードバックプロセスにて制御することが可能である。２つの流量計は、適切な場合に、引き算又は足し算によって水軟化プラントにおける３つの流れのすべて（第１の部分流、第２の部分流、未処理の水の全体としての流れ／混合水の流れ）を割り出すことができる。
【００２３】
この変形例の好適な発展によれば、部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２を割り出すために、第１の流量計が第１の部分流Ｐｒｏｐｐａｒｔ１に配置され、第２の流量計が混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄに配置される。２つの流量計を軟水及び混合水に配置することで、流量計の付着物による汚損を防止することが可能になる。割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１及びＰｒｏｐｐａｒｔ２を、Ｖｐａｒｔ１及びＶｂｌｅｎｄｅｄから、Ｖｐａｒｔ１＋Ｖｐａｒｔ２＝ＶｂｌｅｎｄｅｄならびにＰｒｏｐｐａｒｔ１＝Ｖｐａｒｔ１／Ｖｂｌｅｎｄｅｄ及びＰｒｏｐｐａｒｔ２＝Ｖｐａｒｔ２／Ｖｂｌｅｎｄｅｄによって割り出すことができる。次いで、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄが、
【００２４】
【数２】
0006294969.tif 000003
によって算出される。代案として、例えば流量計を第１の部分流及び第２の部分流に夫々１つずつ設けることもでき、又は１つの流量計を第２の部分流に設け、１つの流量計を混合水の流れに設けることができ、又は１つの流量計を到来する未処理の水の流れに設け、１つの流量計を部分流のうちの一方に設けることができる。
【００２５】
本方法の好適な変形例において、部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、自動混合装置の調整位置から割り出され、自動混合装置は、特に調整位置を割り出すためのセンサを有する。生じる割合を、調整位置の支配下にあるが既知である流れの条件のもとで、自動混合装置の既知の（すなわち、特定的に調節され、且つ／又はセンサによって確認される）調整位置から、流量計を必要とせずに割り出すこともできる。これは、装置に関してきわめて簡潔であり、したがって経済的である。したがって、種々の調整位置における部分流の割合を、電子制御装置内の表に記録することができ、あるいはプログラムされた変換関数によって算出することができる。
【００２６】
軟化した第１の部分流Ｖｐａｒｔ１において伝導度センサによって測定された伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及び混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおいて伝導度センサによって測定された伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが、平均化期間Ｔ又はＮ回の単一の測定について平均され、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及びＣｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの平均値が、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを算出するために使用される本方法の変形例が特に好ましい。軟水及び混合水の伝導度は、多くの場合にわずか（多くの場合、約１〜５％）しか相違せず、すなわち統計ノイズの範囲内の小さな測定誤差でさえも、未処理の水の伝導度の算出に悪影響を及ぼす可能性がある。平均化は、未処理の水の伝導度の算出の信頼性を顕著に向上させることができる。
【００２７】
部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が平均化期間Ｔ又はＮ回の単一の測定の間は自動混合装置によって変更されることがないこの変形例の発展形が特に好ましい。これにより、平均化及び混合装置の調整位置の再調整が、典型的には、常に平均化期間Ｔの後、又はＣｏｎｄｓｏｆｔ及びＣｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄの所定の回数Ｎの単一の測定の後で実行される。この変形例は、極めて容易に実行可能であり、混合装置の摩耗を最小限にする。
【００２８】
別の発展形によれば、２つの部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２も、平均化期間Ｔ又はＮ回の単一の測定について平均され、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１及びＰｒｏｐｐａｒｔ２の平均値が、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを算出するために使用される。この変形例においては、特に値の「移動平均」を連続的な再調整のために使用することができ、すなわち平均されるべき値の組においていずれの場合も最も古い測定値が、行われたばかりの最も新しい測定値によって置き換えられる。結果として、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを極めて正確に割り出すことができ、又は極めて正確な混合を達成することができる。
【００２９】
一発展形によれば、平均化時間間隔Ｔが、少なくとも２分、好ましくは少なくとも１０分であり、単一の測定又は単一の割り出しの回数Ｎは、少なくとも１００、好ましくは少なくとも１０００であることがさらに好ましい。これらの値は、実際に上手くいくことが立証済みであり、一般に、伝導度センサによって行われる統計的な測定の誤差の良好な補償を可能にする。特に、伝導度の測定をきわめて素早い連続にて行うことができる（単一の測定の継続時間が１０ｍｓ以下の領域である）場合に、１０秒以下、特に１秒以下の領域の比較的短い平均化時間間隔Ｔも、考慮することができる。
【００３０】
さらに、平均化時間間隔Ｔの期間内に含まれ、又はＮ回の単一の測定若しくは単一の割り出しに属する値のうちの一部が、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及び／又はＣｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄ及び／又はＰｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２の割合の平均値の割り出しにおいて除外される発展形が特に好ましい。結果として、平均化の品質を改善することができる。信頼できない値及び／又は極端な値が無視され、したがって平均値をねじ曲げることがない。
【００３１】
この場合に、好適には、除外される値は、所定の値の区間の外側にあるか、又は除外される値は、平均化時間間隔Ｔ、又はＮ回の単一の測定若しくは単一の割り出しにおける最高の値又は最低の値の所定の相対割合に属する。このやり方は、実際にきわめて上手くいくことが立証されており、極端な測定誤差によってねじ曲げられることがない平均値をもたらす。例えば、一般に、伝導度が２００〜１５００μＳ／ｃｍの間にない伝導度の単一の測定値はすべて、明らかな測定誤差として無視することができる（すなわち、平均に含めない）。同様に、平均化期間Ｔにおける伝導度の単一の測定値又はＮ個の考慮される伝導度の単一の測定値のうちの最高の１０％及び最低の１０％を無視することができる。
【００３２】
本発明による方法の特に好ましい変形例においては、規則的な間隔で、好ましくは少なくとも１０分ごと、より好ましくは少なくとも２分ごとに、自動的なやり方で、
・未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄが、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ，Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，及びＰｒｏｐｐａｒｔ２の現在の値から再度算出され、
・再度算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが再び導出され、
・再び導出された未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄから、調節されるべき部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が再び算出され、
・これに従って自動混合装置の調整位置が再び調整される。
【００３３】
結果として、生じうる未処理の水の品質の変化に迅速に反応することができ、混合の精度を高い水準に保つことができる。反対に、規則的な間隔を、混合装置の摩耗を抑えるために、少なくとも１分以上となるように選択することが好ましい。
【００３４】
軟化させられた第１の部分流の硬度Ｈｓｏｆｔが、Ｈｓｏｆｔ＝０°ｄＨに設定される本方法の一変形例が特に好適である。これは、未処理の水の硬度の算出を簡単にし、多くの使用の事例において充分に正確である。硬度のずれは、通常は、水軟化プラントにおいて使用される軟化装置又はイオン交換装置の定期的かつ迅速な再生が存在し、かつ軟化装置を通過する貫流の量が過度でない場合、無視することが可能である。
【００３５】
水軟化プラントの軟化装置の再生手順を制御するために使用される未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’が、算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから第１の較正関数Ｋ１（「第１の較正特性曲線Ｋ１」ともいう）によって導出され、自動混合装置を制御するために使用される未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが、算出された未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから第２の較正関数Ｋ２（「第２の較正特性曲線Ｋ２」ともいう）によって導出される変種も、とくに好ましい。異なる較正特性曲線Ｋ１及びＫ２に起因して未処理の水の該当の伝導度におけるＨｕｎｔｒｅａｔｅｄ’がＨｕｎｔｒｅａｔｅｄよりも大きい場合、再生の制御を、硬度の急上昇が生じないように安全に設計することができると同時に、混合の制御を現実的に設計することができる。
【００３６】
本発明の技術的範囲は、自動混合装置を備えており、軟水の領域の伝導度センサ及び混合水の領域の伝導度センサを有しており、本発明による上述の方法又はその変形例のうちの１つを実行するように設計された水軟化プラントをさらに含む。水軟化プラントは、通常は、提示の方法の各段階に従ってプログラムされた電子制御装置を有する。
【００３７】
本発明のさらなる利点が、明細書及び図面から明らかになるであろう。同様に、上述した特徴及び以下で説明される特徴を、単独又は任意の所望の組み合わせにて一緒に、いずれの場合も本発明に従って使用することができる。図示及び説明される実施の形態を、最終的な列挙として理解してはならず、むしろ図示及び説明される実施の形態は、本発明を説明するための例示の性質である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】２つの伝導度センサ及び２つの流量計を備える本発明による水軟化プラントの実施形態の概略の構成を示す図である。
【図２】２つの伝導度センサ及び１つの流量計ならびに自動混合装置の調整位置を割り出すためのセンサを備える本発明による水軟化プラントのさらなる実施形態の概略の構成を示す図である。
【図３】本発明による方法の概略のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明は、図面に示され、実施の形態にもとづいてさらに詳しく説明される。
【００４０】
図１は、例として、本発明に係る方法を実行するための本発明に係る水軟化プラント１を示している。
【００４１】
水軟化プラント１は、入り口２によって局所の水供給系へと接続され、例えば飲料水の供給網へと接続される。入り口２に流れ込む全体としての未処理の水の流れＶｕｎｔｒｅａｔｅｄが、分岐点２０において２つの部分流へと分割される。
【００４２】
（全体としての）未処理の水の流れＶｕｎｔｒｅａｔｅｄの第１の部分流Ｖｐａｒｔ１が、特に制御ヘッド５とイオン交換樹脂７を収容する２つのタンク６ａ、６ｂとを有する軟化装置４に流れ込む。第２の部分流Ｖｐａｒｔ２は、バイパス配管８に流れ込む。
【００４３】
軟化装置４に流れ込む第１の部分流Ｖｐａｒｔ１の未処理の水は、イオン交換樹脂７を収容している２つのタンク６ａ，６ｂの少なくとも一方を通って流れ、水が完全に軟化される。この処理において、硬化剤、すなわちカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、化学量論的にナトリウムイオンと交換される。次いで、軟化した水は、軟化した第１の部分流Ｖｐａｒｔ１の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔを測定する伝導度センサ９ａを通り、流量計３ａを通過して流れる。
【００４４】
バイパス配管８の第２の部分流Ｖｐａｒｔ２は、ここではサーボモータ１０によって調節することができる混合弁１１を備える自動的に動作させることができる混合装置１９を通過する。
【００４５】
第１の部分流Ｖｐａｒｔ１及び第２の部分流Ｖｐａｒｔ２は、最終的に、合流点２１において合流され、出口１２に流れる混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄを生み出す。出口１２は、例えば建物の真水の管など、下流の水設備へと接続される。混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄは、流量計３ｂによって測定される。さらに、混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが伝導度センサ９ｂによって測定される。
【００４６】
伝導度センサ９ａ，９ｂ及び流量計３ａ，３ｂの測定結果は、電子制御装置１３に伝えられる。次いで、電子制御装置１３は、混合弁１１のサーボモータ１０を動作させることによって、第２の部分流Ｖｐａｒｔ２を調節することができる。このようにして、ここでは流れの断面が可変ではない第１の部分流Ｖｐａｒｔ１に対する第２の部分流Ｖｐａｒｔ２の比を変化させることができる。電子制御装置１３を、自動混合装置１９に属すると考えることができる。
【００４７】
混合水の硬度の所望の値ＤＶは電子制御装置１３に保存される。以下の手順が、出口１２における混合水に所望の水の硬度Ｈｂｌｅｎｄｅｄをもたらすために実行される。
【００４８】
制御装置１３が、最初に伝導度センサ９ａにおける現在の軟水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及び伝導度センサ９ｂにおける現在の混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄを読み出す。同時に、現在の部分流Ｖｐａｒｔ１が、流量計３ａによって割り出され、現在の混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄが割り出される。
【００４９】
次いで、未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄが、以下の式
【００５０】
【数３】
0006294969.tif 000004
を使用して算出される。
【００５１】
ここで、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１＝Ｖｐａｒｔ１／Ｖｂｌｅｎｄｅｄであり、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２＝Ｖｐａｒｔ２／Ｖｂｌｅｎｄｅｄである。Ｖｐａｒｔ１＋Ｖｐａｒｔ２＝Ｖｂｌｅｎｄｅｄという相互関係を使用して、変数Ｖｐａｒｔ２を消去することができ、以下の式
【００５２】
【数４】
0006294969.tif 000005
がもたらされる。
【００５３】
この式が、水軟化プラント１の制御の機能に必要な他のすべての情報と同様に、制御装置１３のメモリ１８に保存される。
【００５４】
例えば、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ＝６６０μＳ／ｃｍ、Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ＝６４５μＳ／ｃｍ、Ｖｐａｒｔ１＝５，０００ｃｍ３／分、及びＶｂｌｅｎｄｅｄ＝１５，０００ｃｍ３／分である場合、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄ＝６３８μＳ／ｃｍである。
【００５５】
次いで、未処理の水の硬度を、未処理の水のこの伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから割り出すことができる。この状況において、未処理の水の伝導度が軟水の伝導度の９５％であると仮定すると、未処理の水の伝導度は６２７μＳ／ｃｍになると考えられ、これはほぼ２％の差に相当することに注目すべきである。
【００５６】
図示の実施形態においては、未処理の水の硬度が、未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから制御装置１３によって異なるやり方で２回算出される。第１に、軟化装置４の再生の制御に使用される未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’が、第１の較正特性曲線Ｋ１を使用して割り出される。ここで、第１の較正特性曲線Ｋ１は、この場合には、制御装置１３のメモリ１８に保存された°ｄＨ当たり３０μＳ／ｃｍという変換係数に基づいている。したがって、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄ＝６３８μＳ／ｃｍである上述の例では、再生の制御の目的に関して、２１．３°ｄＨという未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’がもたらされる。
【００５７】
第２に、第２の較正特性曲線Ｋ２を使用して、混合の制御に用いられる未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが割り出される。ここで、第２の較正特性曲線Ｋ２は、３８μＳ／°ｄＨという変換係数にもとづく。したがって、Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄ＝６３８μＳ／ｃｍである場合、混合の制御の目的に関して、１６．８°ｄＨという未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄがもたらされる。
【００５８】
次いで、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄを使用して、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおける２つの部分流Ｖｐａｒｔ１、Ｖｐａｒｔ２の必要な割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２を、混合水の硬度Ｈｂｌｅｎｄｅｄの特定の所望の値ＤＶを達成するために、制御装置１３によって算出することができる。
【００５９】
軟水の硬度Ｈｓｏｆｔ、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ、及び混合水の硬度Ｈｂｌｅｎｄｅｄの間の相互関係は、
Ｈｂｌｅｎｄｅｄ＝Ｐｒｏｐｐａｒｔ１・Ｈｓｏｆｔ＋Ｐｒｏｐｐａｒｔ２・Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ
である。
【００６０】
Ｐｒｏｐｐａｒｔ２＝１−Ｐｒｏｐｐａｒｔ１であり、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１について解くと、
【００６１】
【数５】
0006294969.tif 000006
となる。
【００６２】
したがって、Ｈｂｌｅｎｄｅｄ＝ＤＶであるとき、第１の部分流Ｖｐａｒｔ１について所望の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１（ＤＶ）がもたらされ、次いで、混合弁をこの割合に調節することができる。現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１＝Ｖｐａｒｔ１／ＶｂｌｅｎｄｅｄがＰｒｏｐｐａｒｔ１（ＤＶ）よりも小さい場合、混合弁１１を調節することによって混合の際の軟水の割合が増やされる。現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１＝Ｖｐａｒｔ１／ＶｂｌｅｎｄｅｄがＰｒｏｐｐａｒｔ１（ＤＶ）よりも大きい場合、混合弁を調節することによって軟水の割合が減らされる。
【００６３】
上記の式におけるＨｓｏｆｔを、通常は、良好な近似にて０°ｄＨになると仮定することができ、これによって計算がさらに簡潔にされる。
【００６４】
例えば、上述の例からＨｕｎｔｒｅａｔｅｄ＝１６．８°ｄＨであるときに、混合水の硬度を５．０°ｄＨへと調節すべきであり、すなわちＤＶ＝５．０°ｄＨである場合、０°ｄＨという仮定による軟水の硬度Ｈｓｏｆｔにおいて、第１の部分流の所望の割合は、Ｐｒｏｐｐａｒｔ１（ＤＶ）＝０．７０又は７０％である。次いで、電子制御装置１３が、サーボモータ１０によって混合弁１１においてこの割合を調節する。
【００６５】
また、電子制御装置１３は、２つのタンク６ａ，６ｂのイオン交換樹脂７の消耗の状態を監視する。水が取り去られるとき、取り去られる軟水の量（第１の部分流Ｖｐａｒｔ１及び流量計３ａを参照）が、いずれの場合も、再生の制御のために算出される関連の現在の未処理の現在の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’によって重み付けされ、現在の残りの容量から差し引かれる。タンク６ａ，６ｂが使い尽くされた場合、電子制御装置１３は、使い尽くされたタンク６ａ，６ｂを系統から外して再生の対象とし、このときに他方のタンク６ａ、６ｂが軟水の供給を引き継ぐことができる。再生のために、サーボモータ１５を備える再生弁１４が電子制御装置１３によって自動的に操作され、結果として再生剤溶液（好ましくは、塩水）１６が貯蔵容器１７から使い尽くされたタンク６ａ、６ｂを通って流れる。
【００６６】
上述の方法の変形例においては、未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄを割り出すために、Ｃｏｎｄｓｏｆｔ及びＣｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの平均値に拠ることができる。この目的のため、典型的には、例えばＮ＝８など、単一の測定が比較的多数回実行され、平均が各々の場合に形成される。下記の表１（それぞれの場合において、値の単位はμＳ／ｃｍである）を参照されたい。
【００６７】
【表１】
0006294969.tif 000007
平均化は、とりわけ、ここでは例えば５番目の測定（Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄが明らかに低すぎる）及び７番目の測定（Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの測定値がＣｏｎｄｓｏｆｔよりも大きいが、これは物理的に信じがたい）など、不適切な個々の再調整を防止する。混合装置１９の調整位置は、ここでは各々の場合に、（ここでは）Ｎ＝８回の単一の測定が行われ、これらの単一の測定を使用して平均化が実行された後で、得られた平均値にもとづいて再調整される。単一の測定が、２回の再調整の間の時間間隔に一様に分布してよく、又は、特にすべてが２回の再調整の間の時間間隔の終わりの直前に位置するなど、まとめられてもよいことに注意すべきである。
【００６８】
また、平均化において値のグループのうちのいくつかの単一の値を除くことも可能であり、例えば上述の例において、各々の場合に、Ｎ＝８個の単一の測定値からなる各グループから最高及び最低の測定値を除くことが可能である。そのような除外を示している表２を参照されたい（値の単位は、やはりμＳ／ｃｍである）。結果として、平均化の品質を、通常はさらに改善することができる。
【００６９】
【表２】
0006294969.tif 000008
図２は、本発明による水軟化プラント１’の別の構成を示している。先の構成と比較した本質的な相違点だけを説明する。
【００７０】
この水軟化プラント１’においては、ただ１つの流量計３が、未だ分割されていない流入する未処理の水の流れＶｕｎｔｒｅａｔｅｄに存在している。ここで、混合弁１１に、ここではロックピンの突き出し長さとして測定される混合弁１１の調整位置を読み取ることができる追加のセンサ１１ａが設けられている。例えば、以下の表３が、この目的のために制御装置１３に保存される。
【００７１】
【表３】
0006294969.tif 000009
ここで、ロックピンは、０ｍｍ〜５ｍｍの間だけ突き出すことができる。ロックピンが完全に引っ込んでいるとき（位置０ｍｍ）、７５％という可能な限り最大の第２の部分流Ｖｐａｒｔ２が、混合水の流れＶｂｌｅｎｄｅｄにおいて確立される。第２の部分流Ｖｐａｒｔ２を、ロックピンを完全に突出させること（位置５ｍｍ）によって完全に阻止することができ、この場合には、軟水が出口１２にもたらされる。
【００７２】
したがって、割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２の分割を、あらゆる時点においてロックピンの位置から割り出すことができる。表に明示された位置における割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、表３から直接読み取ることができ、表に示された点の間のロックピンの位置における割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、線形補間によって割り出される。すなわち、例えば、１．５ｍｍという突き出し長さは、３５％という割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１に相当し、あるいは６０％という割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１は、３．２５ｍｍという突き出し長さに相当する。
【００７３】
この実施形態においては、混合の制御のために流量計は必要とされない。流量計３を（各水の取り出しにおいて第１の部分流Ｖｐａｒｔ１を構成する現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１及び現在の未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’とともに）使用して、ここでは軟化装置４の最後の再生以降に処理された水の絶対量だけが、次の再生を迅速に開始させることができるように追跡される。
【００７４】
図３は、例えば図１の水軟化プラントにおいて実行されるとおりの本発明による方法のフロー図である。
【００７５】
通常の動作において、水軟化プラントは、混合水の提供１００を連続的に行い、混合水における軟化した水（第１の部分流）の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１及び軟化していない水（第２の部分流）の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ２は、例えば以前の計算（ステップ１１２を参照）又は本発明による方法の開始のための標準的なプログラミングによって予め定められ、これらの割合へと自動混合装置が調節される。これらの割合を使用して、予め定められた所望の値ＤＶが、混合水の硬度Ｈｂｌｅｎｄｅｄとして少なくともほぼ得られる。
【００７６】
典型的には、例えば１０分後など、本方法の開始又は割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２の最後の再計算（ステップ１１２を参照）からの特定の時間間隔の終わりにおいて、現在の軟水の伝導度Ｃｏｎｄｓｏｆｔ、現在の混合水の伝導度Ｃｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄ、及びここでは現在の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２も測定される（１０２）。又は、これらの値について、特に上述の特定の時間間隔に広がった複数回の測定を行うこともでき（１０４）、次いで平均が実行される（１０６）。割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１、Ｐｒｏｐｐａｒｔ２を、通過する流れを測定することなく、自動混合装置の調整位置から割り出すこともできることに、注意すべきである。
【００７７】
これらの値又は平均の値を使用して、軟水の領域及び混合水の領域のセンサによって測定されたＣｏｎｄｓｏｆｔ及びＣｏｎｄｂｌｅｎｄｅｄの両者を評価しつつ、現在の未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄが算出される（１０８）。次いで、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄが、混合の制御の目的で、この未処理の水の伝導度Ｃｏｎｄｕｎｔｒｅａｔｅｄから割り出される（１１０）。加えて、未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄ’も、今や再生の制御の目的で算出することができる。
【００７８】
未処理の水の硬度Ｈｕｎｔｒｅａｔｅｄを使用して、混合水における部分流の所望の割合を、予め定められた所望の値ＤＶに対応する混合水の硬度Ｈｂｌｅｎｄｅｄを得るために、決定し直すことができる（１１２）。次いで、混合水の提供１００が続けられ、部分流の割合Ｐｒｏｐｐａｒｔ１，Ｐｒｏｐｐａｒｔ２が、今や先ほど得られた所望の値へと調節される。測定１０２，１０４が、上述の特定の時間間隔の終わりにおいて繰り返され、以下同様である。
【符号の説明】
【００７９】
１  水軟化プラント
２  入り口
３ａ，３ｂ  流量計
４  軟化装置
５  制御ヘッド
６ａ，６ｂ  タンク
７  イオン交換樹脂
８  バイパス管
９ａ，９ｂ  伝導度センサ
１０  サーボモータ
１２  出口
１３  電子制御装置
１９  自動混合装置
２１  合流点
【図１】
0006294969.tif 000011
【図２】
0006294969.tif 000012
【図３】
0006294969.tif 000013