(57)【要約】水の軟化装置および方法を開示する。具体的には、イオンを加えないで水を軟化する装置ならびに方法を開示する。かかる装置は、通常、硬水の入力流を受け、前記入力流の一部を含む濾過水の出力流を放出し、前記入力流の一部を含む非濾過水出力流を放出する、よう構成され配置される、少なくとも一のナノ濾過フィルター素子、を含む。かかるナノ濾過フィルター素子は、水および一価イオンの通過を可能にするが、二価イオンの通過を阻止する平均的なサイズの微細孔を有している。【選択図】図１
2004535295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を軟化する装置であって、当該装置は、
少なくとも８０パーセントのカルシウムイオンを排除するよう構成され、
a)硬水の入力流を受け、
b)前記入力流の少なくとも８０パーセントを含む濾過水の出力流を放出し、および
c)前記入力流の２０パーセント未満を含む非濾過水の出力流を放出する、よう構成された、少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を備えており、
濾過水の前記出力流は、前記非濾過水の前記出力流よりも低い硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、一平方インチ当たり２５０ポンド(psi)未満の圧力で硬水の入力流を受けるよう構成されること、
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、２０から５００の分子遮断量(molecular cut-off)を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子を通過する水の流量は、少なくとも、１平方メートル当たり、毎時７５リットルであること、
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、８５パーセントを超えるカルシウムイオン除去率を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、９０パーセントを超えるカルシウムイオン除去率を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、前記入力流の少なくとも９０パーセントを含む濾過水の出力流を放出するよう構成されること、
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１の水軟化装置において、濾過水のピーク出力流量は、毎分１０ガロン未満であること、
を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、水および一価イオンの通過を可能にするが、二価イオンの通過をほぼ阻止する平均的なサイズの微細孔を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項１の水軟化装置において、前記装置は、前記入力流に対する全体的な塩分レベルをほとんど増加させないこと、
を特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、正の電荷を帯びた膜を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１の水軟化装置において、前記入力流は、飲料水を含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１の水軟化装置において、濾過水の前記出力流は、ガロン当たり３．５グレインを下回る硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１の水軟化装置において、前記装置は、２４時間の期間当たり、２００ガロンあるいはそれを超える濾過水の出力流を有するよう構成され、配置されること、
を特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１の装置を用いて軟化された水、であること、
を特徴とするもの。
【請求項１６】
水を軟化する装置であって、当該装置は、
少なくとも８５パーセントの二価イオンを排除するよう構成され、
a)硬水の入力流を受け、
b)前記入力流の少なくとも９０パーセントを含む濾過水の出力流を放出し、および
c)前記入力流の１０パーセント未満を含む非濾過水の出力流を放出する、よう構成された少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を備えており、
前記濾過水の前記出力流は、前記非濾過水の前記出力流よりも低い硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項１６の水軟化装置において、一のナノ濾過素子を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１６の水軟化装置において、二以上のナノ濾過素子を備えたこと、
を特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項１６の水軟化装置において、前記ナノ濾過素子は、９０パーセントを超える除去率を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１６の水軟化装置において、前記装置は、少なくとも９０パーセント  を超える水回収率を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２１】
請求項１６の水軟化装置において、ピーク出力流量は、毎分５から１０ガロンであること、
を特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項１６の水軟化装置において、前記ナノ濾過素子は、２０から５００の分子遮断量を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項１６の水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、水および一価イオンの通過を可能にするが、二価イオンの通過をほぼ阻止する平均的なサイズの微細孔を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項１６にかかる水軟化装置において、前記装置は、前記入力流に対する全体的な塩分レベルをほとんど増加させないこと、
を特徴とするもの。
【請求項２５】
請求項１６にかかる水軟化装置において、前記入力流は、一平方インチ当たり２００ポンド未満の圧力で供給されること、
を特徴とするもの。
【請求項２６】
請求項１６にかかる水軟化装置において、前記ナノ濾過フィルター素子は、正の電荷を帯びた膜を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２７】
請求項１６にかかる水軟化装置において、前記入力流は、飲料水を含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項２８】
請求項１６にかかる水軟化装置において、濾過水の前記出力流は、ガロン当たり３．５グレインを下回る硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項２９】
請求項１６にかかる水軟化装置において、前記装置は、２４時間の期間当たり、２００ガロンあるいはそれを超える濾過水の出力流を有するよう構成され、配置されること、
を特徴とするもの。
【請求項３０】
請求項１６の装置を用いて軟化された水、であること、
を特徴とするもの。
【請求項３１】
水を軟化する方法であって、かかる方法は、
少なくとも８０パーセントのカルシウムイオンを除去するよう構成された少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を設けるステップ、
ガロン当たり少なくとも２グレインの硬度を有する水の入力流を受けるステップ、
前記ナノ濾過フィルター素子を通過せず、８０パーセントを超える前記入力流を含む濾過水の第１出力流、を放出するステップ、および
前記ナノ濾過フィルター素子を通過せず、前記入力流の２０パーセント未満を含む非濾過水の第２出力流、を放出するステップ、を備え、
前記濾過水の前記出力流は、前記非濾過水の前記出力流よりも低い硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項３２】
請求項３１の水軟化方法において、前記ナノ濾過フィルター素子は、水および一価イオンの通過を可能にするが、二価イオンの通過をほぼ阻止する平均的なサイズの微細孔を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項３３】
請求項３１にかかる水軟化方法において、前記方法は、前記入力流に対する全体的な塩分レベルをほとんど増加させないこと、
を特徴とするもの。
【請求項３４】
請求項３１にかかる水軟化方法において、前記入力流は、一平方インチ当たり２００ポンド未満の圧力で供給されること、
を特徴とするもの。
【請求項３５】
請求項３１にかかる水軟化方法において、前記入力流は、一平方インチ当たり１４０から２００ポンドの圧力で供給されること、
を特徴とするもの。
【請求項３６】
請求項３１にかかる水軟化方法において、前記ナノ濾過フィルター素子は、正の電荷を帯びた膜を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項３７】
請求項３１にかかる水軟化方法において、濾過水の前記出力流は、９０パーセントを超える前記入力流を含むこと、
を特徴とするもの。
【請求項３８】
請求項３１にかかる水軟化方法において、濾過水の前記出力流は、通常、例えば、ガロン当たり３．５グレインを下回る硬度を有すること、
を特徴とするもの。
【請求項３９】
請求項３１にかかる水軟化方法において、かかる方法は、２４時間の期間当たり、２００ガロンあるいはそれを超える濾過水の出力流を有するよう構成され、配置されること、
を特徴とするもの。
【請求項４０】
請求項３１の方法を用いて軟化された水、であること、
を特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【関連する出願】
【０００１】
本出願は、２００１年７月２０日に出願された米国出願番号０９／９０９、４８８の優先権を主張して、米国籍で当該国の居住者であるカーギル・インコーポレイテッドにより、アメリカ合衆国を除いた全ての国を選択国とし、７月１９日にＰＣＴ国際特許出願として出願されたものである。
【発明の属する分野】
【０００２】
本発明は、水を処理するための装置ならびに方法に関する。より具体的には、本発明は、小規模の水供給システムに用いられる飲料水の軟化装置ならびに方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
高濃度のカルシウムおよびマグネシウムイオンを含んだ水は、”硬水”と呼ばれる。なぜなら、これら２つのイオンは、それぞれ、他のイオンと結合可能であり、硬く、魅力的でないスケールを形成するよう結合するからである。何百万という住宅、特に、水源として地下水を用いる住宅、に硬水が供給されている。民家の井戸は、地下水源に頼る公営水道と同様に、硬水の主要な供給源である。硬水は、シンクおよび食器に好ましくない膜を形成してしまい、硬水による析出物(hard water deposites)は、衣類にも付着し、色落ちを生じさせ、素材の柔軟性を低下させてしまう。また、一部の石鹸および洗剤は、硬水では汚れを落とさない。かかる状況下において、不快で見苦しい石鹸による膜が、人あるいは洗濯物に残存してしまう。
【０００４】
水軟化装置（”水軟化器”）は、”硬(hardbess)”イオンを除去することにより、硬水を減少させるため開発されてきた。ほとんどの住宅用の水軟化器は、硬化イオンを選択的に除去し、それらを、”軟(softness)”イオンである、ナトリウムに置き換えるイオン交換技術を用いている。かかる軟化システムは、通常、樹脂素材、かかる樹脂を再生させるためのナトリウム源を提供するブライン・タンク(brine tank)、ならびに、動作中および再生中に軟化器に水流を導く水圧制御器を含んでいる。軟化サイクルの最初の段階において、ナトリウムイオンが樹脂の交換場所の容量を満たしてしまう。また、水が樹脂を通過するに伴い、かかる樹脂による硬イオンの強力な吸着力により、当該樹脂は、硬化イオンを取り込み、そのナトリウムイオンを放出する。鉄、カルシウム、ならびにマグネシウムは、硬化イオンと考えられ、これらは、溶液中にある場合、通常、除去される。しかし、イオン交換においては、一般的に、浮遊物質を除去することはない。
【０００５】
毎年、米国だけで、およそ１００万台の水軟化器が販売されており、数百万ドルが、塩と化している(spent on salt)。全世帯の約７から１２パーセントが水軟化器を所有している。水軟化器を使用している割合は、郊外の方が都市部よりも高く、都市の住民の約３パーセントが水軟化器を使用している。これらの水軟化器のほとんどは、その水源を地下水から得ている住宅並びに小企業に取り付けられている。
【０００６】
イオン交換式の水軟化器は、多くの用途に用いられるが、これには制限が多い。具体的には、塩水を放出する(brine discharge)ため、イオン交換式の水軟化器は、純粋に排水の塩分を増加させる。排水におけるかかる塩分の純粋な増加は、塩分排出に関する規則が適用される地域において問題となる。これらの規則は、排水を農業用水として再利用し、排水が放出される土地に過度の塩分を与えたくない地域において存在する。さらに、イオン交換フィルターは、樹脂をリチャージするため、ナトリウム塩を定期的に交換する必要があり、塩を購入することに伴う維持費用も必要となる。
【０００７】
既存の水軟化器の制限とともに、硬水に伴う様々な問題を考慮すると、改良された水軟化システムが要望されている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、水を軟化する装置ならびに方法に関し、具体的には、水流にイオンを付加することなく、水を軟化する装置ならびに方法に関する。かかる装置は、水流にイオンを付加することなく、水を軟化するため、硬化イオン、具体的には大きいイオン（マグネシウムおよびマグネシウム等の二価イオン）を選択的に除去するよう、少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を用いる。
【０００９】
本発明に基づいて作られた水軟化器は、通常、入力流ならびに二の放出流を有するよう構成された少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を含む。かかる入力流は、前記入力流の一部を含む濾過水の第１出力流、ならびに、前記入力流の残りを含む非濾過水の第２出力流に分割される、飲料用の硬水を受ける。少なくとも濾過水の出力流の一部は、非濾過水の出力流よりも低い硬度を有する。
【００１０】
ナノ濾過フィルター素子は、通常、水およびほとんどの一価イオンの通過を可能にするが、二価イオンの通過をほぼ阻止する平均的なサイズの微細孔を有している。前記装置は、前記入力流に対する全体的な塩分レベルをほとんど増加させないよう、都合よく構成される。したがって、水軟化装置は、水流にイオンを付加することはなく、入力した水流からすくなくとも一部のイオンを除去し、それらを濾過していない出力流内に放出する。本発明には、正の電荷を帯びた膜を含むフィルター素子を含む、様々なナノ濾過素子を用いることができる。
【００１１】
本発明は、一般住宅の水需要を満たすため、十分に高い流量を確保しながら比較的低い圧力において軟水を製造するのに適している。本発明に基づいて作られた水軟化器は、一平方インチ当たり２００ポンド未満の圧力において、適切で持続可能な流れを作り出すことができる。本発明の特定の実施形態は、２４時間の期間当たり、２００ガロンあるいはそれを超える濾過水の出力流を有するよう構成され配置される、装置を提供する。かかる軟化装置は、一般に、効率が高く、入力流の８０パーセントを超える量を含む濾過水の出力流を作り出す。他の実施形態において、濾過水の出力流は、入力流の９０パーセントを超える量を含むが、特定の実施形態においては、濾過水の出力流が、入力流の８５パーセントを超える量を含んでいる。濾過水の出力流は、通常、ガロン当たり３．５グレインを下回る硬度を有することができる。本発明は、飲料水に用いるのに非常に適しているので、通常、入力流は、市の上水道源から、あるいは、民家の井戸中から、供給されるような飲料水を含んでいる。
【００１２】
また、本発明は、水の軟化方法に関する。かかる方法は、通常、硬水の入力流を受けるよう構成され配置された、少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を設けるステップ、前記入力流の一部であって、前記ナノ濾過フィルター素子を通過した濾過水の第１出力流を放出するステップ、および、前記入力流の一部であって、前記ナノ濾過フィルター素子を通過していないものを含む非濾過水の第２出力流を放出するステップ、を含んでいる。前記濾過水の出力流は、非濾過水の出力流よりも低い硬度を有している。
【００１３】
本発明は、様々な改良および形式の変更が可能であり、それらのうち特定のものについて、図面に例示されるとともに、詳細が述べられる。しかし、本発明は、説明がなされる特定の実施形態に、限定されることを意図したものでないことを理解すべきである。本発明は、以下の詳細な説明によって述べられ、添付された特許請求の範囲により定義される本発明の精神ならびにその範囲内に属する全ての改良、均等、選択を包含する。
【００１４】
本発明は、水の軟化装置ならびに方法に関し、具体的には、排水にイオンを付加しない装置ならびに方法に関する。
【００１５】
Ａ．システムの概要
本発明の装置は、通常、硬水の入力流を受け、当該入力の第１部分を含む濾過済み水による出力の流れを排出するとともに、当該入力の第２部分を含む濾過されていない水による出力の流れを排出するるよう構成され配置された、ナノ濾過フイルター素子を含んでいる。濾過済み水による出力流の少なくとも一部は、非濾過水による出力流よりも低い硬度を有している。
図１に、本発明の第１実施形態を一般化した略図を示す。飲料水１０は、（住宅用井戸等より）供給され、一以上の前フィルター(prefilters)１２（沈殿物、塩素、鉄、あるいは生物濾過器）により選択的に処理される。いずれかの前処理ステップの後、水は、ナノ濾過フイルター膜ユニット１４内を通過する。ナノ濾過フイルター膜ユニット１４は、飲料水の入力、フィルター膜を通過した濾過水用の出力、ならびに、フィルター膜を通過していない非濾過水用の出力とともに、少なくとも一のナノ濾過フイルター素子を含んでいる。かかる濾過水１６は、次に、使用場所１８へと排出される軟化水を含んでいる。非濾過水２０は、二価イオンとともに、ナノ濾過フイルター膜を通過していない水、を含んでいる。次に、かかる非濾過水２０は、下水中に排出すること、あるいは、硬化イオンが問題とならない用途に使用すること、により放出される。
【００１６】
本発明の第２実施形態の一般化した略図であって、非濾過水をナノ濾過膜ユニットに還流して一部リサイクルすることを除き、第１実施形態と同様であるものを図２に示す。飲料水１０が、供給され、一以上の前フィルターにより選択的に処理される。いずれかの前処理ステップの後、水は、ナノ濾過フイルター膜ユニット１４内を通過する。ナノ濾過フイルター膜ユニット１４は、飲料水の入力、濾過済み水用の出力および非濾過水用の出力、ならびに、少なくとも一のナノ濾過フイルター素子を含んでいる。かかる濾過水１６は、次に、使用場所１８へと排出される軟化水を含んでいる。非濾過水２０は、二価の硬化イオンとともに、ナノ濾過フイルター膜を通過していない水、を含んでいる。このような水２０の一部は、水の回収率を上昇させるため、別の水がナノ濾過フイルター膜を通過可能なナノ濾過素子ユニット１４内に還流する。このようにリサイクルされた水は、その水が前に通過したのと同じナノ濾過素子を通過してもよいし、あるいは、水の回収率を上昇させるため、第２の別のナノ濾過素子を通過するようにしてもよい。リサイクルされない非濾過水２０は、廃水２２中に捨てられる。
【００１７】
ほとんどの実施形態において、ナノ濾過素子は、１つだけ用いられている。しかし、流量を増加させ、ナノ濾過素子の寿命を延ばし、あるいは、個々に小型の素子の使用を可能とするため、複数のナノ濾過素子を並列に配置して使用することもできる。これに代え、ナノ濾過素子を直列に使用することもできる。かかる実施形態において、入力された水は、適切なイオン除去ならびに流量を提供するため、２以上のナノ濾過素子を介して順に送られる。かかる装置は、イオン除去率の低いフィルターの使用を可能にするので、好都合である。
【００１８】
本発明は、単一の水供給ネットワークを有する既存の住宅、すなわち、硬度を理由として、水の種類毎に異なる水供給システムを備えていない住宅への取り付けに特に適している。水軟化装置は、住宅に用いられる場合に２つの水の出口を作り出すことが知られており、一つは、硬水を含み、残りの一つは、軟化済みの水を含んでいる。かかるシステムは、ユーザーの水供給の再構成を要する場合があり、ときには、入力された水よりも硬度の高い硬水を生成することがある。かかるシステムは、住宅内において水の供給を分離することが困難であるとともに、入力された水よりも硬度の高い硬水を使用することに伴う問題があるので、不都合である。さらに、本発明のほとんどの実施形態は、再循環タンク(recirculation tank)又は部分的に濾過された水の保持タンクの使用を必要としないが、その代わり、非濾過水は、排水の流れに放出される。
【００１９】
Ｂ．  ナノ濾過素子
本発明には、様々なナノ濾過フィルター素子を用いることができる。かかる濾過素子は、高い流量ならびに回収率を得るよう設けられているが、比較的低い圧力で硬水を軟化するために用いるのに適切でなければならない。したがって、全てのナノ濾過素子が、適切な、硬化イオンの除去率、流量、水の回収率、を提供するわけではない。適切なナノ濾過素子については、以下で詳しく述べる。
一般に、本発明に適切に用いられるナノ濾過素子は、ほとんどの住宅用顧客のニーズを満たすのに十分高い流量ならびに回収率を提供するため、当該ナノ濾過素子を比較的低い圧力で通過する十分な水流とともに、二価イオンに対する高い除去率を有する。これらの二価イオンは、カルシウムおよびマグネシウム等の様々な硬化イオンを含んでいる。ここで、流量とは、フィルターを通過するピーク流量の平均、をいう。ここで、回収率とは、水軟化器に入った水の量に対する、軟化水として回収した入力水の割合、をいう。これら特定のパラメーターは、それぞれ重要なものであるが、住宅並びに小企業に適する水軟化器を提供するため、これらパラメーターの組み合わせが、特に大切である。
【００２０】
かかるナノ濾過フィルター素子は、通常、水および一価イオンの通過を可能にするが、二価イオン、特に、水を硬化させる二価イオンの通過をほぼ阻止する平均的なサイズの微細孔を有している。
【００２１】
除去率を測定するため様々なイオンを用いることができるが、かかる測定をするのに適したイオンは、カルシウムイオンである。本発明に用いるのに役立つ典型的なナノ濾過フィルター素子は、動作中に、通常、８０パーセントのカルシウムイオンが前記フィルター素子を通過するのを制限する。より適したフィルター素子は、動作中、８５パーセントのカルシウムイオンが前記フィルター素子を通過するのを制限する。さらに適したフィルター素子は、９０パーセントを超えるカルシウムイオンの除去率を有する。かかるナノ濾過素子は、十分な流れあるいは水流を有していなければならない。通常、前記ナノ濾過素子を通過する水の流れは、少なくとも、一平方メーターのフィルター膜当たり毎時７５リットル(lmh)である。
【００２２】
適切なナノ濾過素子は、通常、２００から５００の分子濾過遮断半径(molecular filtration cut-off diameter)を有する。ここで用いられたように、濾過遮断量（分子量で表される）は、濾過測定において用いられる約束事(convention)に従うとともに、高いレートにおいて除去された素材の分子量の範囲を参照する。しかし、量の小さい素材は、通常、遮断量の範囲内の分子量を有する膜を通過する。また、遮断量の範囲外で、比較的高い、分子除去率レートを生じさせることも可能であるが、通常、かかる除去率は、遮断量の範囲内より低いレートである。より高い分子遮断量の範囲を有するフィルターを用いることにより、水流を増加させることができる。これにより、２００から３００の分子遮断量の範囲を有する濾過素子を用いることで、適切なカルシウムイオンの除去、ならびに、十分な水の通過が得られる。
【００２３】
かかる装置は、入力する水流に対する全体的な塩分レベルを増加させないよう、都合よく構成される。このように、かかる軟化装置は、水流にイオンを付加することはなく、入力した水流からすくなくとも一部のイオンを除去し、それらを濾過していない出力流内に放出する。正の電荷を帯びた膜を含むフィルター素子を備えた様々なナノ濾過フィルター素子は、本発明に用いるのに適している。なぜなら、前記膜は、正の二価・硬化イオン(positive divalent hardness ions)をほぼ防ぐとともに、それらが当該膜を通過するのを制限するからである。
【００２４】
前記ナノ濾過素子の寸法は、通常、それが用いられる用途に基づいて選択される。したがって、特定用途への軟化装置の適合性を向上させるため、ナノ濾過素子の長さ、幅、表面領域の全てを選択することができる。ナノ濾過素子は、らせん状に巻かれた膜(spiral wound membrane)、中空管、ならびにファイバーを含む様々な構成で供給される。一般に、ナノ濾過素子は、らせん状に巻かれた膜である。かかるナノ濾過素子は、３平方メートルを超える表面領域を有するが、１２平方メートルより小さく、より詳しくは、６から１０平方メートルの表面領域を有する。住宅に不適切な長いハウジングを作らないためにも、かかるナノ濾過素子は、長すぎてはいけない。一般に、かかるナノ濾過素子は、家のユーテイリテー・スペース(utility area)に軟化装置が設置可能となるよう選択される。適切な素子は、例えば、４０から１２５センチメートルの全体長を有することができる。本発明に用いるのに適するナノ濾過素子は、通常、５から１５センチメートルの半径を有する。前記水軟化装置に用いられる適切なナノ濾過膜は、薄膜を複合したポリミド膜であって、通常７から１０ppm未満の塩素を有する濾過水を、1平方フィート当たり１日当たり２５ガロン生産するとともに、１平方インチ当たり９５ポンドのゲージ(psig)で０．５パーセントのMgSo４について９９パーセントを超える除去率を有する、コック膜システム社(Koch membrane systems, Inc.)製のＴＦＣ−ＳＲ１、を含んでいる。
【００２５】
Ｃ．追加の素子
本発明の水軟化器は、通常、住宅用（および同様の）等の小規模なもので要求される高品質な水の軟化を提供するよう設計されている。かかる水軟化器は、軟化水を蓄える貯水タンクあるいは圧力タンクが不要であるよう、十分な水流を提供する。したがって、水軟化器は、通常、家事に必要な一般的な量を供給するため、瞬間的に適切な量の軟化水を提供する。貯蔵タンクの使用を回避可能であることにより、微生物によって貯蔵タンクが汚染されるおそれが小さくなるので使用者にとってありがたい。さらに、保持タンクの使用を回避することにより、水軟化装置のサイズならびにコストを低減することができる。しかし、ある実施形態においては、ピーク時の水需要に応えるため、少なくとも軟化水を保持する容器が用いられる。
ナノ濾過素子の性能を向上させ、寿命を延ばすため、様々な前フィルターが、本発明に適切に用いることができる。例えば、前フィルターは、そのままではナノ濾過フィルター素子を詰まらせてしまう大きな浮遊物を除去するために用いることができる。本発明に用いられる適切な前フィルターの他の例としては、水源から入ってきた水よりイオンを除去するためのイオン・前フィルター、水源から入ってきた水から浮遊物を除去するための沈殿物・フィルター、水源から入ってきた水から塩素を除去するための塩素・前フィルター、ならびに、水源から入ってきた水からバクテリア、原虫(potozoa)他の微生物を除去するための微生物・前フィルターがある。
【００２６】
前フィルターの使用に加え、スケーリング(scaling)を生じさせることなく流量を十分に向上させるのに十分なだけ水を加熱することにより、あるいは、スケーリングを阻止するため入力した水を磁気的に前処理することによって、性能を向上させるため水を前処理することが可能である。
【００２７】
Ｄ．動作パラメーター
一般に、本発明により軟化される水は、地下水源から供給されるような飲料水である。例えば、かかる水は、民家の井戸から、市の上水道（通常、地下水を含む）から、あるいは、その他の水源から、のものであってもよい。供給された水は、通常飲料であるが、特定の実施形態においては、（クリプトスポリジウム(cryptosporidium)等の）汚染物質を除去するための前フィルターを設けることにより非飲料水を用いるようにしてもよい。
本発明の水軟化器は、通常、従来のイオン交換水軟化器に要求されるスペースあるいはそれより小さいスペースに設置可能となるサイズに構成される。これにより、水軟化器は、従来の軟化器の代用器として用いることが可能となる。特定の実施形態において、本発明の軟化器は、同じ軟化能力のイオン交換軟化器より、著しく小型になるよう構成される。イオン交換媒体あるいはリチャージタンクが不要となるので、かかるサイズの小型化が可能となる。
【００２８】
上述のように、本発明の水軟化器は、通常、一平方インチ当たり２５０ポンド未満の比較的低い圧力で動作可能であるよう構成され、配置される。このような低圧で動作することにより、高価な加圧装置を用いる必要がない。本発明の特定の実施形態は、２４時間の期間当たり、２００ガロンを超える濾過水の出力流を有するよう構成され、配置される装置、を提供する。一般に、かかる装置は、毎分１０ガロン未満の濾過水のピーク出力を有することができ、さらに詳しく述べると、毎分５から１０ガロンの濾過水のピーク出力を有する。かかる軟化装置は、一般に、効率が高く、入力流の８０パーセントを超える量を含む濾過水の出力流を作り出す。特定の実施形態において、濾過水の出力流は、入力流の９０パーセントを超える量を含んでいる。濾過水の出力流は、例えば、ガロン当たり３．５グレインを下回る硬度を有することができる。
【００２９】
E. 方法
本発明は、水を軟化する方法に関するものでもある。かかる方法は、一般に、硬水の入力流を受けるよう構成され、配置された、少なくとも一のナノ濾過フィルター素子を設けるステップ、硬水の入力流を受けるステップ、前記入力流の一部であって、前記ナノ濾過フィルター素子を通過したものを含む濾過水の第１出力流を放出するステップ、および、前記入力流の一部であって、前記ナノ濾過フィルター素子を通過していないものを含む非濾過水の第２出力流を放出するステップ、を備え、前記濾過水の前記出力流は、前記非濾過水の前記出力流より低い硬度を有すること、を特徴とする。
本発明の他の実施形態は、明細書、ならびに、ここで開示した発明の実施形態を考慮すれば、当業者にとって明かである。本明細書は、例示を目的としており、発明の範囲ならびにその精神は、添付の特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に基づき構成され配置された、水軟化装置を通過する水の流れを示す略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に基づき構成され配置された、水軟化装置を通過する水の流れを示す略図である。
【図１】
2004535295.tif 000003
【図２】
2004535295.tif 000004
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004535295.tif 000025
【国際調査報告】
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