JP6092185B2 - 交換可能なカートリッジフィルタシステムによって飲料水を処理する方法 - Google Patents

Description

本発明は、主たる請求項の前段で述べられた特徴を具備する、イオン交換フィルタ材料を含むフィルタカートリッジを使用することによって濾過された水のイオン濃度を変更するための交換可能なカートリッジフィルタシステムによって飲料水を処理する方法に関する。

濾過された水のイオン濃度を変更するためにイオン交換フィルタカートリッジを使用する処理方法が、家庭用飲料水の処理のために広く使用されている。

フィルタカートリッジは、一般的に、イオンが結合されたポリママトリックスからなるイオン交換樹脂を有することができ、これらイオンは、カートリッジを通過する水とのイオン交換のために利用可能である。

これら樹脂は、水の硬度を補正し、水中の重金属の含有量を低減させることが可能なイオンを含むことができる。

これら樹脂は、酸性基（陽イオン交換樹脂）又は塩基性基（陰イオン交換樹脂）を含むことができる。樹脂の第１のタイプの酸性基は、強酸性のスルホン基（−ＳＯ_３Ｈ）（強酸性樹脂と呼ばれる）又は弱酸性のカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）（弱酸性樹脂と呼ばれる）であることができる。

飲料水の硬度を調節し、水中の重金属の濃度を減少させるためにイオン交換樹脂を使用する方法が知られており、この方法では、金属イオンが、多くの場合、イオン交換樹脂の水素イオンと交換される。

しかしながら、水中の水素イオンが過剰となることは勧められない。なぜならば、過度の水素イオンは、水のｐＨを過度に減少させ、これにより水が酸性になるが、人間の消費用の水は、好ましくは、ｐＨ≧６．８であるからである。

さらに、これら樹脂は重金属を効率的に除去するが、これらは、濾過された水に含まれる、人間の健康のために特定の濃度で必要な所定の無機塩を極端に乏しくしてしまう。

さらに、既知の交換樹脂は、一定の化学的及び物理的特性を有する濾過された水の形態で常に同じ結果を得ることができない。なぜならば、濾過された水の化学的及び物理的特性は、処理される水の化学的及び物理的特性の変化に応答して変化するからである。

この結果、処理される水によって決まる、得られた濾過された水は、極端に低いレベルの所定の無機塩を含むか、逆に、ｐＨの極端に低い、重金属又はイオンのような、望ましくない物質の含有量が高い虞がある。

英国特許第２０２０２６６号は、さまざまな種の魚に適した淡水、海水等のような自然環境中の水の化学的及び物理的組成物を人工的に再現するために、重金属の濃度を低減させ、イオン交換樹脂を使用する目的で、水槽用の水を処理するシステムを記載している。

しかしながら、英国特許第２０２０２６６号に記載されたシステムで達成されることができる調節は、かなりおおまかなものである。

英国特許第２０２０２６６号に係るシステムが設けられた水槽中の化学的及び物理的特性の調節は、ゆっくりと、徐々に起こる。継続的な通過ごとに水の化学的組成物を改良しようとして、水槽中の水が循環され、英国特許第２０２０２６６号に係るカートリッジを何度も通るようにして流される。

さらに、英国特許第２０２０２６６号に係るシステムによってなされることができる調節は、処理される水、換言すれば水槽に供給される水の化学的及び物理的特性を考慮しておらず、得られる最終的な特性のみを考慮している。

それ故、水のタイプによっては、フィルタシステムを通して処理される水の継続的な通過の後でさえも、不十分又は不適当な調節がなされる虞がある。

さらに、英国特許第２０２０２６６号に係るシステムで得られることができる調節は、水槽又は同様の環境に許容されると考えられることができるが、より精細な調節が必要とされる他の適用形態に許容されると考えることはできない。

特に、英国特許第２０２０２６６号に係るシステムで得られることができる調節は、人間の消費用のフィルタシステムの場合に通常であるような、所望の化学的及び物理的特性を有する処理された水が、樹脂を含むカートリッジを通って処理される水の一度の通過によって生成されなければならない適用形態では達成されることができない。

米国特許第５，２３８，５７６号は、処理される水中の亜硝酸塩及び硝酸塩の含有量を選択的に減少させるための多層カートリッジを開示している。

しかしながら、このシステムも、水中の塩の存在が望ましいとしても極端な量の所定の無機塩を水から取り除き、それ故、処理される水中の異なるタイプのイオンの含有量を調節するために使用されることができない。

英国特許第２０２０２６６号 米国特許第５，２３８，５７６号

本発明が基礎とする技術的問題は、重金属の含有量を減少させ、かつ、無機塩の所望の含有量を含む濾過された水が得られることができることにより、濾過された水中のイオン濃度を変更することによって人間の消費用の飲料水を処理する方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、処理される水の化学的及び物理的特性に関係なく、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために使用されることができる人間の消費用の飲用水を処理する方法を提供することである。

特に、本発明の１つの目的は、処理される水から重金属を高程度に除去するために使用されることができる、及び、除去と同じ段階の過程で、特定のカルシウム塩及びマグネシウム塩を含む濾過された水を得るために、これら塩の濃度を変更するために使用されることができる人間の消費用の飲用水を処理する方法を提供することである。

本発明の特定の目的は、処理される水と比較して、カルシウムやマグネシウムのような、比較的低濃度の所定のイオンと比較的高濃度の他のイオンとを含む濾過された水を得るために使用されることができる、飲料水を処理する方法を提供することである。さらなる目的は、処理される水から、銅、鉛、アルミニウム及び水銀のような重金属の十分な除去を得るために使用されることができる、及び、除去と同じ段階で、所定の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために、例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、フッ素塩又はマンガン塩である少なくとも１つの所望の無機塩の含有量を調節しながら、半金属を除去するために使用されることができる方法を提供することである。

特に、本発明によれば、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、フッ素及びマンガンのような無機塩の含有量の調節が、これら塩の少なくとも１つの濃度が処理される水中のこれらの濃度よりも高いようにして、処理される水中に存在する量と比較して、濾過された水にこれら無機塩の少なくとも１つを追加することを含むことができる。

このように、重金属又は望ましくない無機塩が比較的低含有量でありながら、所定の所望の無機塩が比較的高含有量である濾過された水を得ることが可能であり、これにより、水は、特定の目的に適していたり、特定のユーザによる使用に特に適していたりする。

さらなる目的は、ほぼ中性又はアルカリ性のｐＨ、即ち、例えば、６．５ないし８．５の範囲のｐＨである中性の状態に近い、濾過された水を得るために使用されることができるフィルタシステムを提供することである。

本発明によれば、交換可能なカートリッジフィルタシステムによって濾過された水のイオン濃度を変更することにより飲料水を処理する方法が提供され、この方法は、処理される水のタイプの化学的及び物理的特性に基づいて濾過される水の複数のタイプを定義することと、濾過される水の化学的及び物理的特性に基づいて前記フィルタシステムによって得られる濾過された水の複数のクラスを定義することと、２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいてフィルタ材料を含む複数のフィルタカートリッジを与えることとを具備し、前記混合物は、前記２以上の樹脂の所定の比率で形成され、前記複数のカートリッジの各カートリッジは、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、前記濾過された水からのイオンを保持することと、前記濾過された水にイオンを放出することとの少なくとも一方をすることが可能であり、この方法は、さらに、濾過される水の各タイプに対して、前記濾過された水のクラスの少なくとも１つを前記複数のカートリッジの各カートリッジと相関させることと、濾過される水の特定のタイプに基づいて所望のクラスの濾過された水を得るために、前記複数のカートリッジから１つのカートリッジを選択することとを具備する。

本発明に係る方法は、広く変更可能なイオン濃度を有する、処理される水から始めて、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために使用されることができる。

処理される水の化学的及び物理的特性に従って、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために適切なカートリッジを選択することも可能である。

フィルタシステムで得られる複数のクラスの濾過された水のクラスは、所定のイオンの濃度を含むことができ、前記所定のイオンの濃度は、処理される水中のこれらイオンの濃度よりも低く、また、他のイオンの濃度を含むことができ、前記他のイオンの濃度は、処理される水中のこれらイオンの濃度よりも大きい。

換言すれば、本発明に係る方法は、処理される水と比較して、例えば、重金属である所定のイオンの減少された濃度と、例えば、カルシウム、マグネシウム、カリウム、マンガン、ナトリウム又はこれらの混合物である他のイオンの増加された濃度とを含む濾過された水を得るために使用されることができる。

このように、重金属のような望ましくない物質の極めて低い含有量を含むが、人間の健康のために必要とされる無機塩を極端に乏しくさせない、又は、必要に応じて所定の無機塩を富化させた、人間の消費用の濾過された水を得ることが可能である。以下の記載では、濾過される水あるいは濾過された水の「化学的及び物理的特性」との用語は、硬度、ｐＨ、所定の無機塩の濃度及び重金属の含有量を示している。

好ましくは、使用されるフィルタカートリッジは、処理される水が通されて流される浸透タイプであり、フィルタカートリッジを通って流れる水とイオン交換することができる。換言すれば、フィルタカートリッジは、濾過された水からのイオンを保持することと、濾過された水にイオンを放出することとの少なくとも一方をすることができる。

他の態様では、カートリッジは、浸透の前後に、カートリッジに入る処理される水及びカートリッジを出る濾過された水をそれぞれ濾過するために、入口グリッド及び出口グリッドのような機械的なフィルタ手段、又はフィルタメッシュを含むことができる。

本発明の特徴並びに利点は、添付図面を参照して、ガイダンス目的のために、非限定的であるようにして、図示される実施の形態の好ましい非排他的な例の以下の詳細な説明によって明らかとなる。

図１は、本発明に従って製造された、イオン交換材料を有するフィルタカートリッジの概略的な部分断面図である。 図２は、図１のカートリッジを含むフィルタ水差しの概略的な部分断面図である。

図面において、参照符号１は、フィルタ水差し、注入器、カフェティエール等のような浸透式フィルタ装置用の交換可能なフィルタカートリッジ全体を示している。代表的には、図２に示される水差し１０のようなこの種の装置は、セパレータ、即ちホッパ１１を有し、ホッパは、水差し１０を、濾過される水を保持する上側容器１２と、濾過された水を収集する下側容器１３とに分けている。ホッパ１１は、座部１４を有し、座部には、濾過される水の流れ全体がカートリッジを通過するようにしてカートリッジ１が係合され、通常は密閉されている。濾過される水は、上側容器１２に注入されて、重力によってカートリッジ１を通って流れ、その後、下側容器１３に収集される。

カートリッジ１は、使用の際に上側容器１２に面する側に位置され、濾過される水の流入のための少なくとも１つの入口開口４と、使用の際に下側容器１３に面する側に位置され、カートリッジ１からの濾過された水の流出のための少なくとも１つの出口開口５とを備えた外側ケーシング３を有する。

グリッド、又はフィルタメッシュ、又は他の機械的なフィルタ装置が、入口開口４に、又は出口開口５に設けられることができる。

外側ケーシング３の内部には、イオン交換フィルタ材料１５が設けられ、イオン交換フィルタ１５は、本発明に従って形成され、材料１５を通る水の通過中、同じイオンが保持されるようにして、水とイオン交換するように配置され、これにより、代表的には、ヒ素等のような重金属又は半金属である、処理される水中に存在する望ましくない成分の濃度を部分的に、又は完全に減少させ、また、重金属が低含有量であり、無機塩が所望の含有量であり、所望であれば、処理される水中にこれら塩の含有量よりも多いことができる無機塩の所望の含有量の濾過された水を提供するように、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、フッ素イオン及びマンガンイオン等のようなイオンを濾過された水に放出する。

本発明に係るカートリッジで使用されるイオン交換材料１５は、好ましくは、粒状であり、２以上の別個のイオン交換樹脂の混合物を有し、これらの各々が、少なくとも１つの異なるイオンを処理される水と交換することが可能である。「イオン交換」との用語は、イオン交換材料が、必要に応じて、処理される水中に存在するいくつかのイオンを保持し、濾過された水に他のイオンを解放することができることを意味している。

イオン交換材料１５中に存在する樹脂のタイプ、比率及び数を変えることによって、樹脂の異なる混合物を得ることが可能であり、これら混合物は、異なるフィルタカートリッジを製造するために使用される。異なる混合物は、処理される水のさまざまな化学的及び物理的特性に従って、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を生成するために使用されることができる。特定のカートリッジのイオン交換材料のための特定の混合物は、処理される水の化学的及び物理的特性、換言すれば、硬度、重金属の含有量等に従って、及び、処理される水で得られることが望ましい化学的及び物理的特性、換言すれば、さまざまな無機塩の百分率の含有量、硬度、ｐＨ等に従って選択される。

イオン交換材料は、弱アルカリ性樹脂と、強アルカリ性樹脂と、弱酸性樹脂と、強酸性樹脂との少なくとも１つの混合物を含むことができ、酸性とアルカリ性との混合物は、同じ混合物に混合されることができる。

本発明の一実施の形態では、イオン交換材料１５は、所望の百分率で、カルシウムイオンを加えたイオン交換樹脂とマグネシウムイオンを加えたイオン交換樹脂との混合物を含む。

２つの樹脂の相対百分率は、処理される水及び得ようとする濾過された水の特性に従って選択される。これら百分率は、好ましくは、３０％ないし７０％の範囲にある。

この実施の形態では、塩の各々に対するＲＤＡ（推奨１日摂取量）ガイドラインに従うことと、２つの塩の濃度に対する特定の必要性に従ってこれらの相対比率を変えることとの少なくとも一方によって、カルシウム塩及びマグネシウム塩のバランスを取ることが可能である。

カートリッジ中のイオン交換樹脂の百分率を好適に変えることによって、必要に応じて、カルシウム塩やマグネシウム塩の濃度、又はカリウム、マンガン及びナトリウムのような他の所望の無機塩の濃度を増加させることが可能であり、かくして、特定の用途に適した濾過された水を生成する。

他の態様では、イオン交換材料１５の混合物は、さらに、濾過された水に水素イオンを放出するために、水素イオンを加えたカルボキシル樹脂を含む。カルボキシル樹脂は、好ましくは５ないし４０％の範囲の百分率でイオン交換材料中に存在する。

この実施の形態は、濾過された水のｐＨが過度にアルカリ性であることを防ぐために、あるいは、処理される水のｐＨよりも酸性のｐＨの濾過された水を有することが望ましいときに、処理される水のｐＨに対して濾過された水のｐＨを調節するのに特に適している。

他の態様では、混合物は、さらに、結果として得られたカートリッジが、混合物中に存在する対応する樹脂の百分率に応じた百分率で、濾過された水に上述のイオンの少なくとも１つを放出することが可能であるようにして、所望の相対比率で、必要に応じて、カリウムイオンと、ナトリウムイオンと、フッ素イオンと、マンガンイオンとの少なくとも１つ又は他の栄養素を加えた樹脂を含む。

イオン交換材料中の樹脂の混合物を適切に変えることによって、さまざまな所望のイオンが濾過された水に取り込まれることができ、また、混合物中のさまざまな樹脂の相対比率を変えることによって、濾過された水に放出されるさまざまなイオンの量が変えられることができる。

このように、重金属の含有量が低く、毎日の消費に適した濾過された水を得ることが可能であり、このような水は、フィルタカートリッジ中の混合物の（１又は複数の）樹脂を選択することによって、特定のユーザの必要性を満たすために、所定の無機塩の所望の含有量を有する。

例えば、特定の生理的要因によりこれら塩の増加した摂取量を必要とする患者のために、あるいは、スポーツにおける疲労からの回復のために、あるいは、特定の病理学的状態のために、所定の塩に富んだ水が生成されることができる。

例えば、授乳婦又は妊婦、又は高齢者、又はこの要素の欠損している患者のために、混合物中のそれぞれの樹脂の百分率を増加させることによって、より多くのカルシウムを放出する混合物を製造することが可能であり、あるいは、より多くのマグネシウムやカリウムを放出する混合物を製造することが可能であり、これらはアスリートにとって特に有用である。

特定の生理学的状態や特定の病理学的状態によりこれらの塩の低摂取量を必要とする患者のために、特定の塩の特に低い含有量の水を得ることも可能である。

好ましくは、カートリッジ１はまた、例えば、銀を含浸させたココナッツの殻から得られた炭素である、銀を含浸させた植物性炭素を含む。植物性炭素の存在は、例えば、塩素系殺虫剤、トリハロメタン及び処理すべき水中に存在し得る他の塩素含有化合物である塩素及びその誘導体を吸収することを可能にする。

植物性炭素は、一般的に、粒状の形態であり、好ましくは、カートリッジ中のイオン交換樹脂の混合物と混合される。植物性炭素の作用は、樹脂の混合物の作用の影響を受けない。なぜならば、塩素及びその誘導体の還元のプロセスは、樹脂が硬度及び重金属に作用するプロセスとは異なるからである。これらのプロセスのうちの第１のプロセスは、吸収によって起こり、第２のプロセスは、イオン交換によって起こる。銀の存在は、静菌活性を与える。

上述のカートリッジの製造のための第１のプロセスでは、さまざまな所望の混合物を得るために、カートリッジの異なるイオン交換樹脂の組立時に混合するように与えられ、各々が、濾過された水と異なるイオンを交換するために、異なる酸性基又は樹脂を加える。

このように、カートリッジの混合物中の異なるイオン交換樹脂の百分率は、簡単かつ高精度であるようにして制御される。

代わって、異なるイオン交換樹脂は、換言すれば、樹脂の異なる混合物を生成するために異なるイオンを交換することが可能なこれら樹脂は、予め混合されることができ、異なる準備された混合物の１つが、カートリッジの組立時に続いてカートリッジに加えられることができる。

このように、異なるカートリッジの準備は、かなり簡略化され、速くされる。従って、両方の場合において、異なる混合物を含むカートリッジが、簡単であるようにして製造され、これらカートリッジは、塩の濃度の異なる組合せを有する濾過された水を生成するために、異なるタイプの水を効率的に処理することが可能となる。

本発明によれば、濾過される水の複数のタイプが、それらの化学的及び物理的特性に基づいて定義される。特に、さまざまなタイプが、フランスの度数で表現される、処理される水の硬度、又はそのｐＨ、又は他の変数に従って定義される。

水の硬度は、地理的地域、主要な供給を受ける帯水層、水道管の状態、都市又は田舎の設備のタイプ及びサイズ、及び他の要因によってかなり変わる。以下の表１は、多くのイタリアの都市における、フランスの度数（°Ｆ）での硬度を示している。

表１からわかるように、硬度に基づけば、イタリアでは、少なくとも、５つの異なるタイプの処理される水が区別されることができる。

上述したように、本発明に係るカートリッジは、健康な消費者に、病気状態により所定の無機塩の特定の欠乏に罹患している消費者に、特定の生理状態、例えば、妊婦又は授乳婦、さまざまな成長段階の子供、少年少女、アスリート、高齢者などに、あるいは、所定の無機塩の摂取量の増減を必要とする消費者に、ＲＤＡ（推奨１日摂取量）に従って、濾過された水中の無機塩の含有量を調節するために使用されることができる。

上の考察に基づいて、例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン又はマンガンイオンの濃度に従って、あるいは、カルシウムイオン及びマグネシウムイオン、又はカルシウムイオン及びカリウムイオン、又はカリウムイオン及びマグネシウムイオン、又はこれらのイオンの任意の組合せに従って、濾過された水の複数のクラスを定義することが可能である。

さまざまな無機塩に対するＲＤＡレベルは、年齢及び個人の生理状態、例えば、妊娠、授乳、スポーツへの参加及びその強度などによって変わる。さまざまなタイプの個人に対する最も重要な無機塩のＲＤＡレベルは、世界保健機関によって公示されている。

特に、Ｃａの推奨摂取量は、Ｍｇの推奨レベルよりも３ないし４倍大きく、少年少女、５１歳以上の成人及び授乳婦のＣａの必要性が高く、また、Ｍｇの必要性は、少年少女、５１歳未満の成人及び妊婦に対して比較的高い。

この情報は、以下の表２に集約される。

同様の考察は、一般的な人間の健康や他のカテゴリのユーザに必要な他の無機塩に適用可能である。例えば、アスリートは、カリウムやマグネシウムの必要性が比較的高く、カリウム及びマグネシウムの必要性は、夏に比較的高く、授乳中の女性は、成人よりもはるかに少ないカリウム及びナトリウムを必要とし、授乳中はカリウムの毎日の必要性が増加する、などである。

さらに、心血管疾患（ＣＶＤ）又は骨格系に影響を及ぼす病気のような、所定の病状の存在下では、カルシウム及びマグネシウムの毎日の必要性は、健康なユーザにとって適切なレベルとは異なる。

一貫した疫学的研究は、飲料水に溶解されたマグネシウムやカルシウムの摂取量と、先進国における死亡率及び罹患率の主要な原因の１つである心血管疾患の発生率との間の逆相関の仮説を支持している。これらは、さまざまな国で見られる死亡率の変動を完全には説明していないものの、心血管病変の発症及び進展は、遺伝的特徴、代謝要因及び生活習慣などの複数の危険因子の相互作用と相関している。

世界規模で実施された研究は、カルシウム及びマグネシウムの含有量が低い水が供給された集団におけるＣＶＤのかなりの発生率を論証している。さらなる研究は、ＣＶＤの発症に関連して、飲料水に溶解したカルシウム及びマグネシウムの保護効果の存在を確認している。

さらに、科学的研究は、無機塩の適切な濃度の水が、調理中の食品からの無機塩の損失を減少させ、さらに、無機塩の毎日の摂取量を増加させることを示唆している。

飲料水は、食品又は他の源と比較して、無機塩の好ましい源である。なぜならば、飲料水からの塩の吸収は、優れており、一方、無機塩に富んだ飲料水の同化が、例えば、バランスの取れていない食事による無機塩の欠乏を防止するからである。

水中の無機塩の適切な量は、水中に存在し健康のために必要とされる他の微量元素の吸収を容易にし、一方、低減されるか回避されるべき水中の重金属の吸収を可能にする。

本発明によれば、濾過された水の複数のクラスは、水中で得ることが望ましいか可能である化学的及び物理的特性に従って、上の考察に基づいて定義されることができる。

濾過された水のさまざまなクラスは、存在する異なる無機塩に関して、及び無機塩の異なる濃度に関して、互いに異なる。上述のタイプの処理される水及び上述のクラスの濾過された水が定義されているとき、２以上のイオン交換樹脂の異なる混合物を含む複数のフィルタカートリッジが設けられ、各混合物は、濾過された水からのイオンを保持するか、濾過された水にイオンを放出するように、所定の百分率で２以上のイオン交換樹脂で形成されている。

必要であれば、異なるカートリッジが、例えば、異なる色のパッケージ又は認識に適したシンボルによって、容易に識別可能となるように、識別の異なる形態によって識別されることができる。

処理される水の各タイプに対して予め準備された複数のカートリッジの各カートリッジが、その後、濾過された水の少なくとも１つのクラスと相関され、換言すれば、各カートリッジに対して、それ故、各混合物に対して、所定のタイプの処理される水であれば、得られることができる濾過された水の（１又は複数の）等級が定義され、即ち、換言すれば、各特定のカートリッジによって生成される濾過された水の化学的及び物理的特性が定義される。

上述の相関は、利用可能な複数のカートリッジの少なくとも１つのカートリッジのユーザの選択においてユーザをアシストするために、例えば、フィルタカートリッジの、又はフィルタシステムのパッケージに加えられるように設計された適切な表示媒体に示されることができ、これは、目的に、換言すれば、ユーザに利用可能な水のタイプや得られる水のクラスに適している。

表示媒体はまた、上で説明されるように定義された、処理される水の複数のタイプと濾過された水の複数のクラスとを示し、また、複数のフィルタカートリッジを表示し、各々が２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいたフィルタ材料を含み、混合物は、２以上のイオン交換樹脂の所定の百分率によって形成され、複数のカートリッジの各カートリッジは、２以上の樹脂の異なる混合物を有し、濾過された水からのイオンを保持するか、濾過された水にイオンを放出することが可能である。表示媒体はまた、ユーザが適切なカートリッジを選択することができるようにして、複数のカートリッジの各カートリッジと濾過された水の少なくとも１つのクラスとの間に、濾過される水の各タイプに対する相関を示す。

述べられたように、濾過された水に望まれる特定の化学的及び物理的特性は、相対比率、さまざまなカートリッジ内のイオン交換材料の混合物中のイオン交換樹脂のタイプ及び数を変えることによって調節されることができる。

処理され濾過される水のカルシウム塩及びマグネシウム塩の総濃度に等しい「塩濃度」のパラメータの場合には、これは、２つの因子ｘ、ｙから構成される。ここで、ｘ＝処理される水中のＣａＣＯ_３の濃度、ｙ＝処理される水中のＭｇＣＯ_３の濃度、Ｆ＝カートリッジのイオン交換材料、ｘ_１＝濾過された水にイオン交換物質によって放出されたＣａ^２＋イオンの濃度、ｙ_１＝濾過された水にイオン交換物質によって放出されたＭｇ^２＋イオンの濃度、ｚ_１＝濾過された水に通常のバッファなしの弱陽イオン性樹脂によって放出されたＨ^＋イオンの濃度、である。

我々は、カルシウムを加えた樹脂及びマグネシウムを加えた樹脂によって形成された混合物のカートリッジを使用していると仮定する。

我々は、処理すべき水中の無機塩の総濃度がＣａＣＯ_３とＭｇＣＯ_３との濃度の和であること、換言すれば、ｘ＋ｙ＝１００、１≦ｘ≦１００かつ１≦ｙ≦１００であると近似して考慮する。

混合物中のカルシウムイオンとマグネシウムイオンとの百分率の関係は、以下の式に支配される。
Ｆ＝ｘ_１＋ｙ_１ （ａ）
ここで、ｘ_１＋ｙ_１＝１００ かつ １≦ｘ_１≦１００ １≦ｙ_１≦１００である。

本発明の第２の実施の形態では、換言すれば、イオン交換材料がカートリッジにカルシウムイオンを加えたイオン交換樹脂とマグネシウムを加えたイオン交換樹脂とを混合することによって製造されるカートリッジでは、カルシウムイオンとマグネシウムイオンとの百分率の関係は、以下の式に支配される。
Ｆ＝Ｆ_１（ｘ_１）＋Ｆ_２（ｙ_１） （ｂ）
本発明の第３の実施の形態では、換言すれば、カルシウムイオンを加えた樹脂と、マグネシウムイオンを加えた樹脂、水素イオンを加えたカルボキシル樹脂とから形成された混合物を含むカートリッジでは、以下の式によって支配される。
Ｆ＝ｘ_１＋ｙ_１＋ｚ_１ （ｃ）
ここで、ｘ_１＋ｙ_１＝１００−ｚ_１である。

イオン交換材料がカートリッジにカルシウムイオンを加えたイオン交換樹脂、マグネシウムを加えた樹脂及び水素イオンを加えた樹脂を混合することによって製造された本発明の実施の形態では、上述のイオンの百分率の関係は、以下の式によって支配される。
Ｆ＝Ｆ_１（ｘ_１）＋Ｆ_２（ｙ_１）＋Ｆ_３（ｚ_１） （ｄ）
上に示したものと同様の式は、処理される水や濾過される水中の、例えば、ナトリウム、カリウム、フッ素、マンガン等である他の無機塩の濃度を与えるように、カートリッジへの混合物の他の可能な組成物に対して考え出されることができる。

対応する式を使用することによって、処理される水のタイプが与えられ、それ故、異なるカートリッジによって、換言すれば、イオン交換材料の異なる混合物によって得られることができる濾過された水の特性を予測することが可能である。これらの予測に基づいて、各カートリッジ及び濾過される水の各タイプは、少なくとも１つの濾過された水のクラスと相関する。

従って、ユーザは、処理のために利用可能な水のタイプ及び濾過される水のクラスに基づいて、換言すれば、濾過される水に望まれる無機塩、濃度、濃度の範囲に基づいて、異なる時間で最も目的に適したものを選択することができる。

処理される水の所望のタイプに対して、ユーザは、異なるクラスの水を、換言すれば、所定の無機塩の異なる含有量を有する水を得るために、利用可能な複数のカートリッジから異なるカートリッジを選択することができる。

処理される水の各タイプ及び濾過される水の各クラスに適したカートリッジが製造されているとき、各カートリッジには、濾過された水の１又は複数のクラスの表示器が設けられ、カートリッジは、異なるタイプの処理される水から製造されることができる。

ユーザが、ユーザに利用可能な２２ないし３５°Ｆの硬度の硬水を有しており、この値を高く保ち、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンを加えた樹脂を含む混合物のカートリッジ、換言すれば、公式（ａ）で記載される、つまりＦ＝ｘ_１＋ｙ_１であるイオン交換材料のカートリッジによって水を処理することを望んでいると仮定する。

この場合、上述の結果を得るために、ｘ_１＝５０かつｙ_１＝５０である樹脂の混合物を選択することが、換言すれば、イオン交換材料が約５０％のカルシウムイオンを加えた樹脂及び約５０％のマグネシウムイオンを加えた樹脂からなる混合物を含むカートリッジを製造することが有用である。

水などから重金属等のような望ましくない元素を明らかに除去しながら、処理される硬水から硬水を製造することができるカートリッジに表示器を提供することが可能である。

ユーザに利用可能な水が３５°Ｆよりも高く非常に硬質であるならば、ユーザは、公式（ｃ）によって記載される、即ち、Ｆ＝ｘ_１＋ｙ_１＋ｚ_１でｘ_１＋ｙ_１＝１００−ｚ_１であるカルシウム樹脂、マグネシウム樹脂及びカルボキシル樹脂の混合物を使用することによって、この硬度を調節することを望み、ユーザは、Ｆ＝ｘ_１＋ｙ_１＋ｚ_１、ｘ_１＋ｙ_１＝１００−ｚ_１、２０≦ｘ_１≦３０、２０≦ｙ_１≦３０、４０≦ｚ_１≦６０で定義される異なる樹脂の百分率の混合物を選択する。

必要に応じて、処理される水の非常に高い硬度がＨ^＋イオンの放出によって調節されることができる。

同様の考察が他の無機塩に適用され、それ故、ユーザは、処理される水の利用可能なタイプに従って、カルシウムと、マグネシウムと、ナトリウムと、カリウムと、フッ素と、マンガンとの少なくとも１つの所望の含有量を含む濾過された水を得るために、選択されるカートリッジにある情報を受け取る。

ユーザが特定の生理学的又は病理学的状態であり異なるクラスの水を必要とするならば、ユーザは、処理される水の利用可能なタイプは依然として同じであっても、異なるタイプのカートリッジを選択することができる。

異なるタイプの処理される水から得られることが可能な水のクラスについての情報が、カートリッジのパッケージに、又は販売用のフィルタカートリッジを保持する表示スタンドに与えられることができるようにして、同様の相関が、処理される水の異なるタイプ及び濾過される水の異なるタイプのために、上述のように構築されることができ、異なる消費者が必要性に応じて適切なカートリッジを選択することができることが指摘されることができる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］
交換可能なカートリッジフィルタシステムによって濾過された水のイオン濃度を変更することにより飲料水を処理する方法であって、この方法は、
処理される水の化学的及び物理的特性に基づいて濾過される水の複数のタイプを定義することと、
濾過された水の化学的及び物理的特性に基づいて前記フィルタシステムで得られる濾過された水の複数のクラスを定義することとを具備し、
前記濾過された水のクラスは、前記濾過された水中の所定のイオンの濃度に従って選択され、前記イオンは、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、フッ素及びマンガンを含むグループから選択され、
この方法は、さらに、
２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいてフィルタ材料を含む複数のフィルタカートリッジを与えることを具備し、前記混合物は、前記２以上の樹脂の所定の比率で形成され、前記複数のカートリッジの各カートリッジは、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、濾過プロセスにおいて、前記濾過される水からのイオンを保持し、かつ、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、フッ素及びマンガンを含むグループから選択された前記イオンの少なくとも１つを前記濾過された水に放出することが可能であり、
この方法は、さらに、
濾過される水の各タイプに対して、前記濾過された水のクラスの少なくとも１つを前記複数のカートリッジの各カートリッジと相関させることと、
濾過される水の特定のタイプに基づいて所望のクラスの濾過された水を得るために、前記複数のカートリッジから１つのカートリッジを選択することとを具備する方法。
［２］
前記濾過された水のクラスは、前記濾過された水の硬度とｐＨとの少なくとも一方に基づいて選択される請求項１の方法。
［３］
前記濾過された水のクラスは、処理される水よりも低く減少されたイオン、例えば、重金属イオンの濃度と、処理される水よりも高く増加された他のイオン、例えば、カルシウム、マグネシウム、カリウム、マンガン又はこれらの組合せの濃度とを有する請求項１又は２の方法。
［４］
前記濾過される水のタイプは、前記処理される水の硬度とｐＨとの少なくとも一方に基づいて選択される請求項１ないし３のいずれか１の方法。
［５］
前記処理される水のタイプは、前記濾過される水の重金属の含有量に基づいて選択される請求項１ないし４のいずれか１の方法。
［６］
前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウム、マグネシウム、水素、ナトリウム、カリウム及び塩素の少なくとも１つの含有量をそれぞれ変更するために、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン及びマンガンイオンを加えた樹脂を含むグループから選択された２以上の樹脂を含む請求項１ないし５のいずれか１の方法。
［７］
前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン及びマンガンイオンの少なくとも１つの濃度を増加させるように選択される請求項１ないし６のいずれか１の方法。
［８］
前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量のバランスを取るように構成された、３０％ないし７０％の範囲の相対比率でカルシウムを加えた樹脂とマグネシウムを加えた樹脂とを含む請求項１ないし７のいずれか１の方法。
［９］
前記混合物は、前記濾過された水のｐＨを調節するために、前記濾過された水に水素イオンを放出することが可能なカルボキシル樹脂を含む請求項６又は７の方法。
［１０］
前記混合物は、前記濾過された水中のナトリウム、カリウム及びフッ素の少なくとも１つの含有量を変更するために、ナトリウム、カリウム、塩素及びマンガンの少なくとも１つを加えた樹脂を含む請求項６ないし８のいずれか１の方法。
［１１］
２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいたフィルタ材料を含むフィルタカートリッジのキットであって、
前記混合物は、前記２以上の樹脂の所定の比率で形成され、
前記複数のカートリッジの各カートリッジは、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために、前記濾過された水からのイオンを保持することと、前記濾過された水にイオンを放出することとの少なくとも一方を可能にするキット。
［１２］
処理される水の化学的及び物理的特性に基づいて、処理される水の複数のタイプを、及び、濾過された水の化学的及び物理的特性に基づいて、濾過された水の複数のクラスを表示する表示媒体であって、
複数のフィルタカートリッジの各々が、２以上のイオン交換樹脂の所定の比率で形成された２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいたフィルタ材料を含み、
前記複数のカートリッジの各カートリッジが、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、濾過プロセスにおいて、濾過される水からのイオンを保持することと、濾過される水にイオンを放出することとの少なくとも一方を可能にし、
この表示媒体は、前記複数のカートリッジの各カートリッジと前記濾過された水の少なくとも１つのクラスとの間で、濾過される水の各タイプに対して、相関の再現を与える、表示媒体。

Claims (11)

1. 交換可能なカートリッジフィルタシステムによって濾過された水のイオン濃度を変更することにより飲料水を濾過する方法であって、この方法は、
   濾過される水の化学的及び物理的特性に基づいて濾過される水の複数のタイプを定義することと、
   濾過された水の化学的及び物理的特性に基づいて前記フィルタシステムで得られる濾過された水の複数のクラスを定義することとを具備し、
   前記濾過された水のクラスは、前記濾過された水中の所定のイオンの濃度に従って選択され、前記イオンは、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、フッ素及びマンガンを含むグループから選択され、
   この方法は、さらに、
   ２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいてフィルタ材料を含む複数のフィルタカートリッジを与えることを具備し、前記混合物は、前記２以上の樹脂の所定の比率で形成され、前記複数のカートリッジの各カートリッジは、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、濾過プロセスにおいて、前記濾過される水からのイオンを保持し、かつ、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、フッ素及びマンガンを含むグループから選択された前記イオンの少なくとも１つを前記濾過された水に放出することが可能であり、
   この方法は、さらに、
   濾過される水の各タイプに対して、前記濾過された水のクラスの少なくとも１つを前記複数のカートリッジの各カートリッジと相関させることと、
   濾過される水の特定のタイプに基づいて所望のクラスの濾過された水を得るために、前記複数のカートリッジから１つのカートリッジを選択することとを具備する方法。
2. 前記濾過された水のクラスは、前記濾過された水の硬度とｐＨとの少なくとも一方に基づいて選択される請求項１の方法。
3. 前記濾過された水のクラスは、前記濾過される水よりも低く減少されたイオンの濃度と、濾過される水よりも高く増加された他のイオンの濃度とを有する請求項１又は２の方法。
4. 前記濾過される水のタイプは、前記濾過される水の硬度とｐＨとの少なくとも一方に基づいて選択される請求項１ないし３のいずれか１の方法。
5. 前記濾過される水のタイプは、前記濾過される水の重金属の含有量に基づいて選択される請求項１ないし４のいずれか１の方法。
6. 前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウム、マグネシウム、水素、ナトリウム、カリウム及びフッ素の少なくとも１つの含有量をそれぞれ変更するために、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、フッ素イオン、又はマンガンイオンを加えた樹脂を含むグループから選択された２以上の樹脂を含む請求項１ないし５のいずれか１の方法。
7. 前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、フッ素イオン及びマンガンイオンの少なくとも１つの濃度を増加させるように選択される請求項１ないし６のいずれか１の方法。
8. 前記混合物は、前記濾過された水中のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの含有量のバランスを取るように構成された、３０％ないし７０％の範囲の相対比率でカルシウムを加えた樹脂とマグネシウムを加えた樹脂とを含む請求項１ないし７のいずれか１の方法。
9. 前記混合物は、前記濾過された水のｐＨを調節するために、前記濾過された水に水素イオンを放出することが可能なカルボキシル樹脂を含む請求項６又は７の方法。
10. 前記混合物は、前記濾過された水中のナトリウム、カリウム及びフッ素の少なくとも１つの含有量を変更するために、ナトリウム、カリウム、フッ素及びマンガンの少なくとも１つを加えた樹脂を含む請求項６ないし８のいずれか１の方法。
11. ２以上のイオン交換樹脂の混合物に基づいたフィルタ材料を含む複数のフィルタカートリッジのキットであって、
    前記混合物は、前記２以上の樹脂の所定の比率で形成され、
    前記複数のフィルタカートリッジの各カートリッジは、前記２以上の樹脂の異なる混合物を有し、所望の化学的及び物理的特性を有する濾過された水を得るために、前記濾過された水からのイオンを保持することと、前記濾過された水にイオンを放出することとの少なくとも一方を可能にする、キット。

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