水硬度を制御するための方法及び装置
本発明は、水硬度を制御するための方法、装置、及び組成物に関する。上記方法、装置及び組成物はまた、水垢の形成を減少させる。本発明は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。上記樹脂材料は、複数のカチオンで充填されうる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水硬度、及び水垢の形成を制御するための方法、装置及びシステムに関する。特に、本発明は、処理すべき水の組成を実質的に変えることなく、水硬度を制御することを補助する、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む方法、装置及びシステムに関する。また、水垢の形成を制御又は減少させる方法が提供される。本発明はまた、例えば、清浄工程において、処理された水を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄剤は、洗浄剤の清浄活性を改良するための非常に多くの成分を含む。例えば、洗浄剤は、水硬度の影響を打ち消す成分を含むことが多い。硬水は、清浄工程において、表面に膜を形成し、そして洗浄剤成分と反応し、それらを機能的でなくすることにより、洗浄剤の効力を減少させることが知られている。カルシウムは２価のイオンであり、汚染物と結合し、表面に膜を形成し、取り除くことが難しい汚染を形成することが知られている。
【０００３】
これを無効にする方法の一つは、硬度を取り扱うために十分な量において、硬水と混合されることを目的とする洗浄性組成物に、キレート剤又は金属イオン封鎖剤を添加することを含む。しかし、多くの例において、上記水硬度は、上記組成物のキレート化容量を上回る。結果として、遊離のカルシウムイオンが、上記組成物の活性成分を浸食し、腐食又は沈殿を生じさせるか、又は他の有害な作用、例えば、乏しい洗浄作用若しくは水垢（ｌｉｍｅ ｓｃａｌｅ）形成を生じる場合がある。さらに、キレート化剤及び金属イオン封鎖剤（例えば、ホスフェート及びＮＴＡ）は、環境又は健康上の課題を有することが見いだされた。
【０００４】
現在用いられている水硬度の課題を取り扱う別の方法は、例えば、水軟化ユニット内の樹脂床に結合したナトリウムで、水中のカルシウム及びマグネシウムイオンを交換することによる、イオン交換を経由して、水を軟化させる。カルシウム及びマグネシウムは、軟化剤内の樹脂に付着する。上記樹脂が飽和すると、水に溶解させた大量の塩化ナトリウムを用いて、それを再生させる必要がある。ナトリウムが、カルシウム及びマグネシウムを置換し、添加された塩化ナトリウムのクロリドとともに、塩水溶液内にフラッシュされる。硬水軟化剤が再生すると、それらは、大量の、塩化物と、ナトリウム、カルシウム及びマグネシウム塩を含む塩とを含む廃棄物流を生成し、システム、例えば、それらが処理される下水システム（複数の下流の水再使用用途、例えば、飲用水使用及び農業を含む）に負荷をかける。さらに、従来の硬水軟化剤は、廃棄された地上水において、塩含有量を増大させ、一定の場所において、環境上の課題となっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの態様では、本発明は、水源を取り扱うための装置に関する。上記装置は、第１の処理リザーバに水を供給するための注入口を含む。複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物が、上記処理リザーバに含まれている。上記装置はまた、第１の処理リザーバに流体接続された放出口を含み、上記放出口は、上記処理リザーバから、処理された水を供給する。いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、上記水と接触した際に、水源から、水硬度イオンを析出させない。いくつかの実施形態では、上記装置は、自動洗浄システム内に配置されている。他の実施形態では、上記装置は、自動洗浄機の上流に配置されている。いくつかの実施形態では、上記自動洗浄機は、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される。
【０００６】
他の態様では、本発明は、水を処理するための方法に関し、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させることを含む。
【０００７】
他の態様では、本発明は、製品を清浄するために、処理された水源を用いる方法に関する。上記方法は、水源を処理することを含む。水源を処理するステップは、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させ、処理された水源を生成することを含む。上記方法は、処理された水及び洗浄剤を用いて使用溶液を生成し、そして製品が清浄されるように、製品を、上記使用溶液と接触させることを含む。
【０００８】
さらに他の態様では、本発明は、水性システムにおいて、水垢の形成を減少させるための方法に関し、上記水性システム内の水垢の形成が減少するように、上記水性システムを、複数の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料から本質的になる組成物と接触させることを含む。
【０００９】
他の態様では、本発明は、水処理デバイスを製造するための方法に関する。上記方法は、下記を含む：実質的に水不溶性の樹脂材料を含む組成物を、処理リザーバに充填するステップ、ここで、上記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む；そして上記樹脂材料を消耗させるステップ、ここで、上記樹脂材料を消耗させるステップは、上記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填させることを含む。
【００１０】
いくつかの態様では、本発明は、水垢の形成を減少させるための方法に関し、水垢の形成を減少させるように、約１０〜約１０００ｐｐｂ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ）の実質的に水不溶性の樹脂材料を水源に供給することを含む。他の態様では、本発明は、水垢の形成を減少させるための方法に関し、約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られた水溶性ポリマー材料を、水源に供給することを含む。
【００１１】
他の態様では、本発明は、実質的に水不溶性の樹脂材料の供給源から本質的に成る水処理組成物に関し、上記樹脂材料に、周期表の列１ａ、２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択される複数のカチオンを充填させ、上記カチオンは、カルシウムを含まない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の例示的な水処理装置の概略図である。
【図２】図２（図２Ａ及び図２Ｂ）は、非処理の水、カルシウムが結合した樹脂で処理された水、マグネシウムが結合した樹脂で処理された水、及び水素が結合した樹脂で処理された水で洗浄された試験ガラスの写真である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従って処理された水を用いた石灰水垢試験の公知の水硬度沈殿デバイス、及び対照試料を用いて処理された水との比較の結果の写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、種々の水処理を用いた、１００回のサイクル試験における、試験ガラスの写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、種々の水処理を用いた、１００回のサイクル試験における、試験ガラスの写真である。
【図５】図５は、種々の水処理を用いて提供されたアルカリ源を用いた、１００回のサイクルにおける試験ガラスの写真である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従って、ユースポイント水処理システムを用いて、そして用いず、５日間の試験の後の、ブースター要素の写真である。
【図７】図７は、例６に記載される、溶解した固体の総計対時間のグラフである。
【図８】図８は、例６に記載される、透過水対時間のグラフである。
【図９】図９は、例７に記載される、時間と共にｐＨの変化のグラフである。
【図１０】図１０は、例７に記載される、時間と共に、溶解した固体の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１１】図１１は、１ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）の塩素を添加した、例８に記載されるライトボックスに関して測定された水垢の量のグラフである。
【図１２】図１２は、１０ｐｐｍの塩素を添加した、例８に記載されるライトボックスに関して測定された水垢の量のグラフである。
【図１３】図１３は、例８に記載される、１ｐｐｍの塩素を添加して測定された有機系炭素の総量のグラフである。
【図１４】図１４は、例８に記載される、１０ｐｐｍの塩素を添加して測定された有機系炭素の総量のグラフである。
【図１５】図１５は、例８に記載される、種々の酸化剤を添加した、種々の、消耗させた樹脂材料の有機系炭素の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１６】図１６は、例８に記載される、種々の濃度の塩素を添加した、種々の、消耗させた樹脂材料の有機系炭素の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１７】図１７は、例９に記載される、種々の消耗させた樹脂から、水を用いて処理されたガラスに関して評価したライトボックスのグラフである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、例１０において記載される、ゲル浸透クロマトグラフィー検討のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
いくつかの態様では、本発明は、水源を取り扱うための装置、及びその方法に関する。上記装置は、水処理組成物を含むことができる。本発明において用いるために好適な水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。複数の多価カチオンを充填させた樹脂材料が提供される。他の実施形態では、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、周期表のＩＩＩａ属に由来する金属カチオン及びそれらの組み合わせから成る群から選択される複数のカチオンを有する樹脂材料が提供されうる。本発明の装置は、水硬度を制御することができ、そして上記装置を用いて処理された水と接触した表面に、水垢の形成を減少させることができる。しかし、他の水硬度制御デバイスと異なり、本発明の装置は、物質を溶液から析出させない。本発明の装置は、イオン交換機構により、水硬度を制御しない。
【００１４】
本発明が、より簡易に理解されることができるように、最初に、一定の用語を規定する。
本明細書において、用語「ビルダー」「キレート剤」及び「金属イオン封鎖剤」は、特定のモル比において、硬水イオン（洗浄水から、汚染及び基材が洗浄される）と錯体（可溶性又は非可溶性）を形成する化合物を指す。キレート剤は、トリポリリン酸ナトリウム、ＥＤＴＡ、ＤＴＰＡ、ＮＴＡ、クエン酸塩等を含む水溶性錯体を形成することができる。金属イオン封鎖剤は、リン酸ナトリウム、ゼオライトＡ等を含む不溶性錯体を形成することができる。本明細書において、用語「ビルダー」、「キレート剤」及び「金属イオン封鎖剤」は、同義である。
【００１５】
本明細書において、用語「キレート剤を含まない」又は「キレート剤を実質的に含まない」は、キレート剤、又は金属イオン封鎖剤を含まないか、あるいは限られた量のキレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤が添加された、組成物、混合物又は材料を指す。キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤が存在すべきであり、キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤の量は、約７質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤の量は、約２質量％未満、約０．５質量％未満、又は約０．１質量％未満である。
【００１６】
本明細書において、用語「効果的な量のキレート剤を欠く」は、水の硬度に明確に影響を与えるために、少なすぎるキレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤を含む組成物、混合物、又は材料を指す。
【００１７】
本明細書において、用語「可溶化された水硬度」は、水性システム又は水源に、イオン状態、すなわち、Ｃａ++及びＭｇ++で溶解している鉱物硬度を指す。可溶化された水硬度は、それらが、沈殿した状態である場合、すなわち、水中のカルシウム及びマグネシウムの種々の化合物の溶解性限度が限界を超え、そしてそれらの化合物が、種々の塩、例えば、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムとして沈殿した場合には、硬度イオンを指さない。
【００１８】
本明細書において、用語「水溶性」は、１質量％超の濃度で、水に溶解することができる化合物又は組成物を指す。
本明細書において、用語「わずかに可溶性」又は「わずかに水溶性」は、０．１〜１．０質量％の濃度で溶解することができる化合物又は組成物を指す。
【００１９】
本明細書において、用語「実質的に水不溶性」又は「水不溶性」は、０．１質量％未満の濃度でのみ、水に溶解することができる化合物を指す。例えば、酸化マグネシウムは、冷水に約０．０００６２の水溶性（質量％）、そして温水に約０．００８６０の水溶性（質量％）を有すると、不溶性とみなされる。本発明の方法に用いるための他の不溶性化合物は、例えば：冷水に０．０００９０の水溶性を有し、そして温水に０．００４００の水溶性を有する水酸化マグネシウム；冷水に０．００１５３の水溶性を有し、そして温水に０．００１９０の水溶性を有するアラゴナイト；及び冷水に０．００１４０の水溶性を有し、そして温水に０．００１８０の水溶性を有するカルサイトを含む。
【００２０】
本明細書において、用語「しきい値剤」は、溶液から、硬水イオンの晶出を抑制するが、硬水イオンと特定の錯体を形成する必要のない化合物を指す。これにより、しきい値剤が、キレート剤又は金属イオン封鎖剤から区別される。しきい値剤には、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、オレフィン／マレイン酸のコポリマー等が含まれる。
【００２１】
本明細書において、用語「しきい値剤を含まない」又は「しきい値剤を実質的に含まない」は、しきい値剤を含まない、又は限られた量のしきい値剤が添加されている組成物、混合物又は材料を指す。しきい値剤は存在すべきであり、しきい値剤の量は、約７質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、しきい値剤の量は、約２質量％未満である。他の実施形態では、しきい値剤の量は、約０．５質量％未満である。さらに他の実施形態では、しきい値剤の量は、約０．１質量％未満である。
【００２２】
本明細書において、用語「再付着防止剤」は、汚染組成物を清浄すべき物体に再堆積させず、汚染組成物を水中に浮遊させることを手助けする化合物を指す。
【００２３】
本明細書において、用語「ホスフェートを含まない」又は「ホスフェートを実質的に含まない」は、ホスフェート又はホスフェート含有化合物を含まないか、あるいはホスフェート又はホスフェート含有化合物が添加されていない、組成物、混合物又は材料を指す。ホスフェート又はホスフェート含有化合物は、ホスフェートを含まない組成物、混合物又は材料の汚染を介して存在し、ホスフェートの量は、約１．０質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、ホスフェートの量は、約０．５質量％未満である。他の実施形態では、ホスフェートの量は、約０．１質量％未満である。さらに他の実施形態では、ホスフェートの量は、約０．０１質量％未満である。
【００２４】
本明細書において、用語「リンを含まない」又は「リンを実質的に含まない」は、リン又はリン含有化合物を含まない、あるいはリン又はリン含有化合物が添加されていない組成物、混合物又は材料を指す。リン又はリン含有化合物は、リンを含まない組成物、混合物又は材料の汚染を介して存在し、リンの量は、約１．０質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、リンの量は、約０．５質量％未満である。他の実施形態では、リンの量は、約０．１質量％未満である。さらに他の実施形態では、リンの量は、約０．０１質量％未満である。
【００２５】
「清浄」は、汚染除去、漂白、微生物個体群減少、又はそれらの組み合わせを実施するか、又はそれらの助力をすることを意味する。
本明細書において、用語「製品」は、商品、例えば、食器及び調理具及び皿、並びに他の硬質表面、例えば、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、輸送用車両、及び床を指す。本明細書において、用語「製品洗浄」は、製品を洗浄すること、清浄すること、又はすすぐことを指す。
本明細書において、用語「硬質表面」は、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、輸送用車両、床等を含む。
【００２６】
本明細書において、フレーズ「ヘルスケア表面」は、ヘルスケア活動の一部として用いられている機器、デバイス、カート、ケージ、家具、構造物、建築物等の表面を指す。ヘルスケア表面の例には、医療機器又は歯科医療機器の表面、医療用機器又は歯科医用機器の表面、オートクレーブ及び滅菌器の表面、患者の健康をモニタリングするために用いられる電子装置の表面、及び床、壁、又はヘルスケアが行われる構造物の固定物の表面が含まれる。ヘルスケア表面は、病院、手術室、医務室（ｉｎｆｉｒｍｉｔｙ ｒｏｏｍ）、分娩室、霊安室、及び臨床診断室に見いだされる。これらの表面は、「硬質表面」（例えば、壁、床、おまる等）、又は布帛表面、例えば、編物、織物、及び不織布表面（例えば、手術用衣服、ドラペリー（ｄｒａｐｅｒｉｅｓ）、シーツ及び枕カバー、包帯等）、又は患者管理機器（例えば、人工呼吸器、診断機器、シャント、ボディースコープ、車いす、ベッド等）、又は手術用及び診断機器として典型化されるものであることができる。ヘルスケア表面には、動物のヘルスケアに用いられる製品及び表面が含まれる。
【００２７】
本明細書において、用語「機器」は、本発明の方法に従って処理された水を用いて、清浄の利益を受けることができる、種々の医療機器若しくは歯科医療機器又は医療デバイス若しくは歯科医療デバイスを指す。
【００２８】
本明細書において、フレーズ「医療機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）」、「歯科医療機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）」、「医療デバイス」、「歯科医療デバイス」、「医療機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」又は「歯科医療機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」は、薬又は歯科学に用いられる機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス、ツール、アプライアンス、装置、及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を指す。上記機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス、及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、冷却殺菌され、浸漬され、又は洗浄され、次いで、加熱殺菌され、あるいは清浄の利益を受ける（本発明に従って処理された水を用いる）。これらの種々の機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）には、診断機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、トレイ、パン、ホルダー、ラック、鉗子、はさみ、大ばさみ、のこぎり（例えば、骨用のこぎり及びそれらのブレード）、止血鉗子、ナイフ、のみ、骨鉗子、やすり（ｆｉｌｅ）、ニッパー、ドリル、ドリル用ビット、削り具、バリ（ｂｕｒｒ）、スプレッダー、ブレーカー（ｂｒｅａｋｅｒ）、エレベーター（ｅｌｅｖａｔｏｒ）、クランプ、ニードルホルダー、キャリア、クリップ、フック、グージ（ｇｏｕｇｅ）、キューレット、レトラクター、ストライナー（ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｅｒ）、パンチ、抽出器、しゃくし、角膜切開刀（ｋｅｒａｔｏｍｅ）、スパチュラ、エクスプレッサー（ｅｘｐｒｅｓｓｏｒ）、套管針、拡張器、ケージ、ガラス器具、チューブ、カテーテル、カニューレ、プラグ、ステント、スコープ（例えば、内視鏡、聴診器、及び関節鏡（ａｒｔｈｏｓｃｏｐｅ））及び関連機器等、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
本明細書において、用語「洗濯物」は、織物及び不織布、及びテキスタイルに言及する。例えば、洗濯物は、衣類、寝具、タオル等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
本明細書において、用語「水源」は、本発明の方法、システム及び装置とともに用いることができる水の供給源を指す。本発明において用いるために好適な、例示的な水源には、地方自治体の水源、又は私設の水システムからの水、例えば、公共水道又は井戸が含まれるが、これらに限定されるものではない。上記水は、水道水、井戸水、地方自治体の水システムにより供給された水、私設の水システムから供給された水、及び／又は上記システム又は井戸からの直接の水であることができる。上記水はまた、用いられている水リザーバからの水、例えば、再利用される水の貯蔵のために用いられる再利用リザーバ、貯蔵槽、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記水源は、産業用プロセス水でない、例えば、ビチューメン回収操作から生成した水である。他の実施形態では、上記水源は、排水流ではない。
【００３１】
本発明の方法、システム、装置、及び組成物は、本発明の成分及び材料、並びに本明細書に記載される他の材料を含む、から本質的になる、又はから成ることができる。本明細書において、「から本質的に成る」は、上記方法、システム、装置及び組成物が、追加のステップ、成分又は材料が、特許請求の範囲に規定される方法、システム、装置及び組成物の基本且つ新規な特徴を実質的に変化させない場合にのみ、追加のステップ、成分、又は材料を含むことができることを意味する。
【００３２】
本明細書において、「質量％」、「質量％（ｗｔ−％）」、「質量％（ｐｅｒｃｅｎｔ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）」、「質量％（％ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）」、及びそれらの変形は、物質の質量を、組成物の総質量で除し、そして１００を乗じたものとしての、物質の濃度を指す。本明細書において、「パーセント」、「％」等は、「質量％」、「質量％（ｗｔ−％）」等と同義であることを意図する。
【００３３】
本明細書において、用語「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、例えば、現実の世界における使用溶液又は濃縮物を製造するために用いられる液体取り扱い手順及び典型的な評価を介して；これらの手順における不注意による誤りを介して；上記方法を実施するか、又は上記組成物を製造するために用いられる材料の製造、供給源又は純度における相違を介して生じうる数量の変動を指す。用語「約」はまた、特定の初期混合物から生じる、組成物に関する異なる平衡条件のために異なる量を包含する。用語「約」により改変されるか否かにかかわらず、特許請求の範囲は、均等の量を含む。
【００３４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、内容物がそれ以外を明示的に示さない限り、複数形の指示物を含むことに留意すべきである。従って、例えば、「化合物」を含む組成物への参照は、２種又は３種以上の化合物の混合物を含む。また、用語「又は」は、内容物がそれ以外を明示的に示さない限り、「及び／又は」を含むその意味において用いられるのが一般的である。
【００３５】
［水処理装置］
本発明は、水硬度を制御するために用いる、装置、組成物、及び方法に関する。いくつかの態様では、本発明の装置及び組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記組成物及び装置が、水源を実質的に変えることなく水硬度を制御すると考えられる。すなわち、本発明の組成物及び装置は、上記水から、物質を析出させることなく、それらは、一般的なイオン交換機構を経由して、水硬度を制御するものでもない。さらに、上記装置は、処理すべき水源の、溶解した固体（ＴＤＳ）の総量又はｐＨを実質的に変更しない。
【００３６】
本発明の方法及び装置によって処理された水は、下記を含むが、それらに限定されるものではない、複数の有益な効果を有する：硬水が汚染を生じさせうる領域において、汚染及び水垢を減少させる：水垢の形成から、機器、例えば、産業用機器を保護する：一般的な洗浄性組成物とともに用いた場合に、清浄効力を高める：そして下流の清浄工程における、特定の化学物質、例えば、しきい値剤、キレート剤、若しくは金属イオン封鎖剤、又はリンを含むものの必要性を減少させる。
【００３７】
いくつかの態様では、本発明の装置及び組成物は、水処理組成物を含む。上記水処理組成物は、様々の物理的形態にありうる。例えば、上記水処理組成物は、シート、ビーズ、又は膜であることができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。種々の樹脂材料が、本発明の装置とともに用いられうる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、消耗した樹脂材料である。本明細書において、用語「消耗した樹脂材料（ｅｘｈａｕｓｔｅｄ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、水硬度を制御することができるが、イオン交換作用を発揮することができないイオン交換樹脂材料を指す。いくつかの実施形態では、消耗した樹脂材料は、複数の１種又は２種以上の多価カチオンが実質的に充填されている表面を有するので、水源と接触した際に、イオンを交換することができない。本発明の消耗した樹脂材料は、イオン交換機構を介して、水硬度を制御しない。すなわち、消耗した樹脂材料の表面は、複数の多価カチオンが充填されているので、不活性である。
【００４０】
上記水処理組成物は、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを実質的に充填させた樹脂を含むことができる。本明細書において、用語「多価カチオン」は、２又は３以上の価数を有するカチオンを指す。いくつかの実施形態では、上記多価カチオンは、カルシウム及びマグネシウムイオンの混合物を含む。カルシウム及びマグネシウムイオンは、約１：１０〜約１０：１、約１：５〜約５：１、約１：３〜約３：１、約１：２〜約２：１、又は約１：１のカルシウムイオン：マグネシウムイオンの比で、上記樹脂材料に充填されうる。いくつかの実施形態では、上記混合物は、２：１のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む。
【００４１】
他の態様では、上記水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含み、上記樹脂材料は、複数のカチオンで充填されている。上記カチオンは、周期表の列１ａ，２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択されうる。いくつかの実施形態では、上記カチオンは、カルシウムを含まない。いくつかの実施形態では、上記カチオンは、水素イオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、亜鉛イオン、チタンイオン、及びそれらの混合物から成る群から選択される。本発明において用いるための樹脂は、１つ又は１つ超のこれらのカチオンを含むことができ、又は除外することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、酸カチオン交換樹脂を含む。上記酸カチオン交換樹脂は、弱酸カチオン交換樹脂、強酸カチオン交換樹脂、及びそれらの組み合わせを含むことができる。本発明において用いるために好適な、弱酸カチオン交換樹脂には、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、樹脂ポリマーは、添加された、追加のコポリマーを有する。上記コポリマーには、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
市販の弱酸カチオン交換樹脂を利用することができ、そしてそれらには、下記が含まれるが、これらに限定されるものではない：Ｐｕｒｏｌｉｔｅから入手できるＣ−１０７；Ｄｏｗから入手できるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＣ ７６；Ｌａｎｘｅｓｓから入手できるＬｅｗａｔｉｔ ＣＮＰ ８０ ＷＳ；及びＤｏｗから入手できるＭＡＣ−３。
【００４４】
特定の理論に結びつけられることを望まないが、いくつかの実施形態では、上記樹脂材料が、水源に、実質的に低分子量のポリマー材料を供給すると考えられる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリアクリレート材料を、水源に供給するアクリル酸ポリマーである。他の実施形態では、上記樹脂材料は、約２０，０００未満の比較的低分子量を有するポリアクリレート材料を、水源に供給する。
【００４５】
上記樹脂材料は、ビーズ、ロッド、ディスク、又は１つ超の形状の組み合わせを含む、任意の形状及びサイズで供給されうる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記樹脂の粒径が、上記樹脂材料が水硬度を制御する能力に影響を与えうると考えられる。例えば、いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、約０．５ｍｍ〜約１．６ｍｍの粒径を有することができる。他の実施形態では、上記樹脂材料は、５．０ｍｍの粒径を有することができる。上記樹脂材料はまた、複数の粒径の混合物、すなわち、大粒子及び小粒子の混合物を含むことができる。
【００４６】
水硬度を制御するための、上記樹脂材料の能力に影響を有すると考えられる他の要因には、粒径分布、架橋の量、及び用いられるポリマーが含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料が水の硬度を制御する能力は、狭い粒度分布、例えば、１．２以下の均等係数（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、又は広い（ガウス）粒径分布、例えば、１．５〜１．９の均等係数が存在するか否かにより影響を受ける。
【００４７】
さらに、上記樹脂材料の選択性が改良され、あるイオンから、他のイオンへの親和性を有するように樹脂を調整することができると考えられる。例えば、上記樹脂に含まれる、架橋の量及びポリマーの種類は、樹脂の選択性に影響を与えると考えられる。特定のイオンから、他のイオンへの選択的な親和性は、一定のイオン（例えば、銅）に関する高い親和性が、上記樹脂そのものに対してダメージ（例えば、汚染又は毒）与えうる状況において、有益であることができる。上記樹脂材料は、種々のメカニズム、例えば、イオン又は静電気力（それらに限定されるものではない）により、カチオンを結合することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、アクリル酸ポリマー樹脂材料は、ポリビニル芳香族組成物を用いて架橋される。本発明において用いるために好適なポリビニル芳香族組成物には、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物が含まれる。いくつかの実施形態では、架橋されたアクリル酸ポリマーは、約０．５％〜約２５％、架橋されている。他の実施形態では、上記アクリル酸ポリマーは、約８％未満、約４％未満、又は約２％未満、架橋されている。
【００４９】
いくつかの実施形態では、上記樹脂は、活性位置に結合されたＨ+イオンを有する、弱酸カチオン交換樹脂を含む。次いで、上記樹脂を、消耗させる、すなわち、種々の方法、例えば、水源を多価カチオンに通すことにより、複数の多価カチオンを充填させる。いくつかの実施形態では、複数の多価カチオンは、上記水源に存在する、カルシウム及びマグネシウムを含むが、それらに限定されるものではない。特定の理論に結びつけられることを望まないが、水を、上記樹脂上に通すと、水中のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、上記樹脂と結合し、それにより、それらを中和すると考えられる。この時点で、上記樹脂は消耗する、というのは、上記樹脂は、もはや、水源とイオンを交換することができないからである。
【００５０】
本発明において用いるための水処理装置の例を、図１に示す。水処理装置の概略図が、符号１０により示されている。上記装置は、下記を含む：水源を、処理リザーバ１４に供給するための注入口１２；水処理組成物１６を含む、処理リザーバ１４；処理された水を、上記処理リザーバから供給するための放出口１８；及び処理された水搬送ライン２０。いくつかの実施形態では、上記処理された水搬送ライン２０は、水を、選択された洗浄システムに供給する。他の実施形態では、処理された水搬送ライン２０は、水を、追加の水処理装置に供給する。いくつかの実施形態では、放出口と、処理された水搬送ラインとの間に、フィルターがない。フォロー制御デバイス２２、例えば、バルブ２４を、処理された水搬送ライン２０内に供給し、処理された水が、選択された最終用途デバイス、例えば、洗浄システム、又は別の水処理デバイス、例えば、炭素フィルター、逆浸透フィルターに流れることを制御することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、処理リザーバ内に含まれうる。水処理組成物を保持することができるリザーバを、処理リザーバとして用いることができる。上記リザーバは、例えば、槽、カートリッジ、種々の物理的な形状若しくはサイズのフィルター床、又はカラムであることができる。他の実施形態では、上記処理リザーバは、上記水処理組成物を含む、メッシュバッグを含むことができる。さらに他の実施形態では、上記樹脂材料を、固形基材に結合させるか、又は付着させることができる。上記基材は、流動（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ）フィルター型パッド、又は紙を含むことができるが、それらに限定されるものではない。上記基材はまた、流動化されうる微粒子であることができる。
【００５２】
上記処理リザーバは、処理リザーバに水を供給するための注入口と、所望の最終用途位置、例えば、洗浄デバイス、別の水処理デバイスに処理された水を供給するための放出口とを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記注入口は、リザーバの底に配置され、そして上記放出口は、リザーバの最上部に配置される。これにより、水が、上記処理リザーバ内に含まれる水処理組成物を介して上方に流れることができる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、水処理組成物の攪拌された床を含む。上記組成物を攪拌するための方法は、例えば、流動化、機械的撹拌、空気噴霧、排出流（ｅｄｕｃｔｏｒ ｆｌｏｗ）、バッフル、流動遮蔽物（ｆｌｏｗ ｏｂｓｔｒｕｃｔｏｒ）、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせによる、カラムを介した水の流れを含む。上記処理リザーバは、さらに流動化された床を可能とするために、底に含まれる組成物の上部に、ヘッドスペースをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、樹脂材料の流動化及び／又は攪拌を最大化するために、水の密度よりもわずかに高い密度を有する。
【００５４】
いくつかの実施形態では、上記注入口は、加圧されたスプレーノズル又は排出ノズルをさらに含むことができる。上記スプレーノズルは、上記水を、高い圧力で、上記処理リザーバに供給することができる。この高い、加圧された力により、水処理組成物の攪拌が増えることができ、そして排出ノズルを介して、樹脂を循環させることができる。いくつかの実施形態では、上記スプレーノズルは、約５フィート／分〜約２００フィート／分の速度で、上記処理リザーバに水を供給する。
【００５５】
本発明の水処理装置は、一般的なイオン交換硬水軟化剤と比較して、速い水速度を取り扱うように設計される。例えば、一般的なイオン交換デバイスは、約０．３〜約３．０フィート／分の水速度の流速用に設計される。この流速は、イオン交換工程が生ずるために、イオンが、水から樹脂の表面に拡散するための時間を考慮に入れるために重要である。特定の理論に結びつけられることを望まないが、本発明の水処理装置は、イオン交換機構により作動しないので、上記装置を介して、流速を早めることができると考えられる。すなわち、例示的な本発明の装置を用いると、イオン交換のために十分な時間が必要ない。例えば、いくつかの実施形態では、本発明の装置は、約５〜約２００フィート／分、約２０〜約１７５フィート／分、又は約５０〜約１５０フィート／分の速度により流れることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、移動式の、交換可能なカートリッジを含む。本発明の装置は、水硬度を制御することができるが、一般的な水処理デバイス、例えば、イオン交換デバイスと比較して、処理リザーバ内の、少ない量の水処理組成物を要求する。例えば、いくつかの実施形態では、上記処理リザーバの上記組成物の床深さは、約２フィート未満、又は約１．５フィート未満である。イオン交換水軟化用途に用いられる一般的な弱酸樹脂は、約２〜約２０ガロン／分の水処理速度に関して、２．６フィートの床深さに設計される。
【００５７】
本発明の装置は、１つ又は２つ以上の処理リザーバを含むことができる。例えば、同一又は異なる水処理組成物を含む、２、３又は４つの処理リザーバを用いることができる。１つ又は２つ以上の処理リザーバは、任意の配列で供給されることができ、例えば、それらは、直列に、又は並列に供給されることができる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、処理リザーバ全体が、交換可能且つ置換可能であることができる。他の実施形態では、上記処理リザーバは、上記処理リザーバに含まれる水処理組成物が交換可能且つ置換可能であるように構成されうる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、取り外し可能な、移動式の、置換可能な、水処理組成物を含むカートリッジを含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、追加の機能性材料は、上記処理リザーバ内に含まれうる。上記追加の機能性材料は、上記処理リザーバ内に含まれることができ、又はそれらは、外部供給源、例えば、追加の機能性材料注入口から、上記処理リザーバに供給されうる。上記追加の機能性材料は、処理すべき水源が処理装置に入る前に、上記水源に直接添加されうる。あるいは、上記水源をリザーバに通す前に、追加の材料を添加することができる。
【００６０】
本発明の装置とともに用いるために好適な、追加の機能性材料は、上記水処理組成物、処理すべき水源、又はそれらの任意の組み合わせに有益な特性を与える、任意の材料を含む。例えば、触媒の「接合」、すなわち、触媒が水源と接触した際に、粒子の凝集を予防することを助力する機能性材料を、添加することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、追加の機能性材料として、酸化剤が含まれる。本発明の装置及び方法とともに用いるための酸化剤には、ハロゲン及びハロゲン元素が豊富な物質が含まれるが、これらに限定されるものではない。本発明の装置及び方法とともに用いるための例示的な酸化剤には、酸素、オゾン、塩素供給源、例えば、次亜塩素酸塩、フッ素、ヨウ素、臭素、種々の過酸化物、例えば、過酸化水素、硝酸及び一酸化窒素が含まれるが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、上記水源が処理装置に進入する前、又は実質的に同時に、ガス状酸化剤が、上記水源に供給される。例えば、空気ポンプ又はアスピレーターを経由して、上記装置の前に、酸素含有エアーを、水源に注入することができる。
【００６２】
［使用の方法］
いくつかの態様では、本発明は、水硬度を制御する、そして／又は水垢の形成を減少させる方法を提供する。上記方法は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記水処理組成物が、処理リザーバ内に含まれる。他の実施形態では、上記水処理組成物に、複数の多価カチオンを充填させる。
【００６３】
上記接触させるステップには、水源を、水処理組成物上、又はその中を通すことが含まれうるが、それに限定されるものではない。上記水処理組成物は、本発明の装置の処理リザーバ、例えば、カラム、カートリッジ、メッシュバッグ又は槽に含まれうる。接触時間は、種々の要因、例えば、水源のｐＨ、水源の硬度、及び水源の温度によって決まる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、上記方法は、組成物を接触させるステップの前に、水源を加熱することを含む。水源を加熱する任意の手段を、本発明の方法及び装置とともに用いることができる。いくつかの実施形態では、上記水を、約３０℃〜約９０℃の温度に加熱する。
【００６５】
他の実施形態では、本発明の方法は、水源のｐＨを上げるステップを含むことができる。水源のｐＨを上げるステップは、水処理組成物を接触させるステップの前、上記組成物を接触させるステップの際、又は上記組成物を接触させるステップの前且つその際の両方に実施することができる。例えば、水処理組成物を接触させるステップの前に、水源のｐＨを上げるために、カルサイト源を、上記水源に添加することができる。接触させるステップの際、水源のｐＨを上げるために、カルサイト源を、上記処理リザーバに添加することができる。水源のｐＨを、例えば、約８〜約１０のｐＨに上げることができる。
【００６６】
本発明の方法、装置及び組成物を、種々の目的のために用いることができる。例えば、本発明の水処理方法を用いるための装置を、家庭又はビジネスの主要な水に接続することができる。上記装置は、温水ヒータの前、又は温水ヒータの後のラインに用いることができる。従って、本発明の装置を用いて、暖かい、冷たい、そして室温の水源において、水硬度を制御し、そして／又は水垢の形成を減少させることができる。
【００６７】
上記水が一度処理されると、処理された水を、上記装置の、処理された水搬送ラインから、自動洗浄機に供給することができる。上記装置は、洗浄機に対して種々の位置に配置することができる。例えば、上記装置を、洗浄機の原材料ラインから上流に、又は洗浄機内にあることができる。本発明の装置及び方法とともに用いるために好適な、例示的な自動洗浄機には、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機が含まれるが、これらに限定されるものではない。あるいは、処理された水を、手動の洗浄システムにおいて用いることができる。本発明の方法に従って処理された水の使用の利益を受けるであろう、任意の自動洗浄機又は手動の洗浄工程を用いることができる。
【００６８】
本発明の水処理方法及び装置を、種々の産業及び家庭用途に用いることができる。上記水処理方法及び装置を、居住環境又は商業上の環境、例えば、レストラン、ホテル、病院に用いることができる。例えば、本発明の水処理方法、システム、又は装置は、下記に用いることができる：製品洗浄用途、例えば、食器及び調理具及び他の硬質表面、例えば、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、及び床の洗浄；洗濯用途、例えば、前処理、洗浄、酸処理、軟化、及び／又はすすぎ段階における、自動繊維洗浄機内で用いられる水の処理；乗物ケア用途、例えば、乗物を、事前すすぎ、例えば、アルカリ性予浸、洗浄、研磨、及びすすぎのために用いられる水の処理；産業用途、例えば、タワー、ボイラー、熱交換機を含む産業用機器；食品サービス用途、例えば、コーヒーメーカー及び紅茶製造器、エスプレッソマシーン、製氷機、パスタ調理器、温水器、ブースターヒーター、スチーマー及び／又はプルーファー（ｐｒｏｏｆｅｒ）；ヘルスケア機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）ケア用途、例えば、外科機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）の浸漬、清浄、及び／又はすすぎ、オートクレーブ滅菌器に対する給水の処理；及び種々の用途、例えば、加湿器、温水浴槽、及びスイミングプール。いくつかの実施形態では、本発明の装置を用いて、製氷機に供給される水を処理することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、本発明の水処理方法及びシステムを、使用のポイントで適用することができる。すなわち、本発明の水処理組成物、方法、システム又は装置を、適用の上流の水源、例えば、洗浄システムに適用することができる。いくつかの実施形態では、上記水処理を、水源の所望の最終用途の前に、即適用する。例えば、本発明の装置は、家族用又はレストラン用アプライアンス、例えば、コーヒーメーカー、エスプレッソマシーン、製氷機に接続されているウォーターラインに用いることができる。本発明の方法を用いる装置を、洗浄システム内に配置することができる。
【００７０】
本発明の装置はまた、水源を用いるアプライアンス、例えば、自動又は手動洗浄システムに組み込まれた水処理システム、コーヒーメーカー、製氷機、スチームテーブル、ブースターヒーター、食料品店の噴霧器、加湿器、又は処理された水の利益を受けうる他の任意のシステムの一部として含まれる。本発明の装置は、本発明の装置の処理の利益を受けるであろう水源を提供することができる、任意のアプライアンス又はデバイスとともに用いられうる。例えば、上記装置を、ホース、例えば、ガーデンホース、又は電解セルに供給される処理水とともに用いることができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、処理リザーバを含む本発明の装置を、種々の方式で、洗浄機をともに用いることができる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバが、洗浄剤分注デバイスに接続されることができる。上記処理リザーバを用いて、洗浄機の洗浄システム及び／又はすすぎシステムに、処理された水を供給することができる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバを用いて、処理された水及び洗浄剤の混合物を、洗浄システムに供給することができる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、処理された水を、洗浄性組成物と組み合わせることができ、そして当該組み合わせを、使用溶液として、洗浄機に供給する。処理された水源の使用は、非処理の水源の使用と比較して、下流の清浄工程に、多くの優位性を有する。例えば、本発明の方法に従って処理された水源の使用は、一般的な洗浄剤の効力を高める。石けん及び洗浄剤が結合した硬度イオンが、水垢又は浮きカスを形成することが知られている。さらに、硬度イオンは、石けん及び洗浄剤と形成する石けんの泡の量を制限する。特定の理論に結びつけられることを望まないが、これらの硬度イオンの量を減少させることにより、これらの有害な副作用が減少することができると考えられる。
【００７３】
さらに、処理された水源の使用はまた、特定の環境にやさしい洗浄性組成物、例えば、ビルダー、キレート剤若しくは金属イオン封鎖剤、又はリンを含まない若しくは実質的に含まないものを可能とする。
【００７４】
任意の洗浄性組成物を、本発明に従って処理された水とともに用いることができる。例えば、清浄組成物、すすぎ剤組成物又は乾燥剤組成物を、処理された水と混合して、使用溶液を生成することができる。次いで、清浄及び／又はすすぐべき製品を、上記使用溶液と接触させる。例示的な洗浄剤組成物には、製品洗浄用洗浄剤組成物、洗濯洗浄剤組成物、ＣＩＰ洗浄剤組成物、環境用清浄組成物、硬質表面用清浄組成物（例えば、カウンター又は床の上に使用するためのもの）、自動車洗浄組成物、及びガラス清浄組成物が含まれる。例示的なすすぎ剤組成物には、表面、例えば、ガラスの縞又は膜を減少させるために用いられる組成物が含まれる。例示的な乾燥剤組成物には、脱水組成物が含まれる。乗物洗浄産業では、脱水ステップを含むことが望ましい場合が多く、そこでは、シーティング（ｓｈｅｅｔｉｎｇ）又はビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）薬剤が、乗物外面に適用される。
【００７５】
いくつかの実施形態では、本発明の方法とともに用いるための洗浄性組成物は、キレート剤、ビルダー、金属イオン封鎖剤、及び／又はしきい値剤、例えば、アミノカルボン酸、縮合リン酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリレート等を実質的に含まない洗浄剤を含む。特定の理論に結びつけられることを望まないが、本発明の方法及び装置は、洗浄剤とともに用いた場合に、上記水源の硬度イオンの影響を減少させることができるので、硬度イオンを取り扱うために、洗浄剤組成物中のキレート剤、ビルダー、金属イオン封鎖剤又はしきい値剤を含む必要を実質的に減少させるか、又は排除する。
【００７６】
いくつかの実施形態では、上記洗浄性組成物は、他の添加剤、例えば、一般的な添加剤、例えば、漂白剤、硬化剤又は溶解性調整剤、消泡剤、再付着防止剤、しきい値剤、安定化剤、分散剤、酵素、界面活性剤、美観強化剤（すなわち、色素、香料）等を含むことができる。アジュバント及び他の添加剤材料は、製造すべき組成物の種類に従って変わる。これらの添加剤は所望によるものであり、そして清浄組成物に含まれる必要はないことが理解されるべきである。それらが含まれる場合には、それらは、特定の種類の成分の効果を提供する量で含まれることができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、本発明の装置及び方法を用いて、水を処理し、次いで、別の水処理デバイスに供給することができる。すなわち、いくつかの実施形態では、本発明の装置を、水処理デバイスの上流に配置する。例示的な水処理デバイスには、逆浸透水処理デバイス、熱交換水処理デバイス、炭素フィルター、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
いくつかの態様では、本発明はまた、本発明の水処理デバイスを製造するための方法を提供する。上記方法は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、処理リザーバに充填することを含む。上記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む。上記方法は、上記樹脂材料を消耗させることをさらに含む。樹脂材料を消耗させるステップは、上記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填させることを含むことができる。
【００７９】
他の態様では、本発明は、水垢の形成を減少させる方法を提供する。上記方法は、製品が処理された水源と接触した場合に水垢の形成が減少するように、効果的な量の、実質的に水不溶性の樹脂材料を水源に供給することを含む。いくつかの実施形態では、効果的な量の、実質的に水不溶性の樹脂は、約１０〜約４０００、約１０〜約２０００、約１０〜約１０００、又は約１０〜約６００ｐｐｂの上記材料を含む。いくつかの実施形態では、上記効果的な量は、非増粘量である。それは、洗浄剤使用溶液内に供給された場合に、洗浄剤使用溶液を実質的に増粘しない量である。
【００８０】
他の態様では、本発明は、効果的な量の水溶性ポリマー材料を供給することを含む、水垢の形成を減少させるための方法を提供する。いくつかの実施形態では、上記ポリマー材料は、水処理組成物、例えば、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られる。他の実施形態では、上記ポリマー材料は、ポリアクリレート材料を含む。いくつかの実施形態では、上記ポリアクリレート材料は、実質的に低分子量のポリアクリレート材料を含む（上記水源に対して）。いくつかの実施形態では、効果的な量の上記水溶性低分子量ポリマー材料は、約１０〜約４０００、約１０〜約２０００、約１０〜約１０００、又は約１０〜約６００ｐｐｂの上記材料を含む。他の実施形態では、上記効果的な量は、非増粘量である。それは、洗浄剤使用溶液内に供給された場合に、洗浄剤使用溶液を実質的に増粘しない量である。
【実施例】
【００８１】
本発明を、具体的な説明のみを目的とする下記例において詳細に説明する。特に断りのない限り、下記例において報告される、全ての部、パーセンテージ、及び比率は、質量基準であり、そして実施例で用いられる全ての試薬は、以下に記載される化学物質供給業者から購入できるか、若しくは入手でき、又は一般的な技法により合成することができる。
【００８２】
［例１］
３種の、１ポンドの樹脂試料を、それらに、Ｈ+、Ｃａ++、及びＭｇ++を充填させることにより調製した。マグネシウムを充填させた試料を、次の手順で調製した。Ｌａｎｘｅｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙから購入した弱酸カチオン樹脂、Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ８５２８を、５００グラムのＮａＯＨビーズ及び２５００ｍＬの軟水に、２４時間浸漬した。ｐＨは、約１２〜１３であった。浸漬後、次いで、上記樹脂を、すすぎ水のｐＨが１１未満となるまで，軟水で３回、完全に洗浄した。上記樹脂を、４日間、７００グラムのＭｇＣｌ2−６Ｈ2Ｏ組成物を有する、２５００ｍＬの軟水に浸漬した。上記樹脂を、軟水で３回、完全にすすいだ。すすぎ水の最終ｐＨは、約７．５〜８．５であった。
【００８３】
Ｃａ++を上記樹脂に充填するため、上記樹脂を、ＣａＣｌ2組成物に浸漬した以外は、Ｍｇ++樹脂に関して記載されるのと同一の手順を用いた。上記樹脂のＨ+形態は、上記樹脂そのものであり、そこに充填されたカチオンを有しない。
【００８４】
次いで、水を、各樹脂試料で処理し、そして製品洗浄機内の水垢の傾向に関して比較した。そのようにして、食器洗い機への給水を、３つに分離しているが、等価の試験において、Ｈ+弱酸カチオン樹脂、Ｃａ++弱酸カチオン樹脂、又はＭｇ++弱酸カチオン樹脂で処理した。最初に、各樹脂試料を、流水リザーバに通して、硬水（１７ｇｐｇ）に通し、消耗させることにより、前調製した。約１０００ガロンの水を流した後、上記樹脂／リザーバシステムを、食器洗い機に接続し、そしてガラス器具上の水垢の傾向に関して評価した。この対照試験の結果を、図２Ａに示す。この皿洗い機（ｄｉｓｈｍａｃｈｉｎｅ）／ガラス器具水垢試験の後、硬水を流水リザーバに通し、追加の４０００ガロンを消耗させることにより、上記樹脂試料をさらに調製し、それにより、各樹脂は、総計約５０００ガロンの水を処理した。上記水の水硬度を測定することにより、この時点において、上記樹脂の容量を確認した、すなわち、処理後の水中のカルシウム及びマグネシウム量は、処理前と同一であった。
【００８５】
次いで、第２の皿洗い機／ガラス器具水垢試験を、洗浄剤無しでさらに実施し、そしてそれらの結果を、図２Ｂに示した。
【００８６】
対照のガラス（図示せず）は、顕著な水垢を有していた。図２Ａ及び２Ｂのそれぞれにおける、左から最初の２つのガラスは、Ｈ+が結合した樹脂で処理された。それぞれの図において、左から３番目及び４番目のガラスは、Ｃａ2+が結合した樹脂で処理され、そしてそれぞれの図において、左から５番目及び６番目のガラスは、Ｍｇ2+が結合した樹脂で処理された。図２Ａに示されるように、Ｈ+樹脂及びＭｇ2+樹脂は、あらかじめ１０００ガロンの水を処理した樹脂を用いた試験において、水垢は認識できなかった。２つのＣａ2+樹脂は、水垢を明らかに認識することができた。上記樹脂システムのそれぞれが、５０００ガロンの水をあらかじめ処理した図２Ｂを参照すると、Ｈ+樹脂は、ガラス器具にわずかな水垢を生じた。Ｃａ2+樹脂は、わずかに多い水垢を示し、そしてＭｇ2+樹脂は、ほとんど又は全く認識できる水垢を示さなかった。
【００８７】
［例２］
１７グレーン（ｇｒａｉｎ）の水硬度を有する水を、２ポンドの、Ｗａｔｔｓから市販されるＷａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａで、約５ガロン／分の速度で処理した。さらに、１７グレーンの水硬度を有する水を、同一の条件において、本発明に従うマグネシウムを充填した弱酸樹脂で処理した。８００ｐｐｍの炭酸ナトリウムを含むアルカリ源を、これらの水試料のそれぞれ、並びに非処理の水の対照試料に添加した。結果を、図３に示す。この図に示されるように、対照及びＷａｔｔｓの処理された水の両方が、水硬度の沈殿を示した。本発明に従って処理された水（最も右側のビーカーとして示される）は、沈殿の兆候を示さなかった。
【００８８】
［例３］
種々の市販の水処理材料を用いた、石灰水垢形成制御を測定するための試験を実施した。２つの別個の試験を実施した。第１の試験は、１００サイクルの食器洗い機試験であった。ドア型の皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いた。選択された試験装置を、食器洗い機への注入水に接続し、装置に関するすすぎ水の全てを処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機内部に置いた。上記装置を、１００サイクルに関して、通常通り運転した。この試験では、上記処理装置以外の、化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤は用いなかった。１００サイクルが完了した後、上記ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。写真及びライトボックスの評点を、種々の水処理試験に関して比較した。ライトボックス評点が、１０，０００異なることは、顕著であるとみなされる。
【００８９】
この１００サイクル試験の間、次の媒体を試験した：Ｄｏｗから市販されるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＣ ７６；Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｗａｔｔｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａ；及びＣＷＧ ＵＳＡから市販される、Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ ＳＰ３。結果を、図４Ａ及び４Ｂに示す。
【００９０】
これらの図に示されるように、ＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ樹脂を用いて、相対的に良好な結果、すなわち、少ない水垢が達成された。図４Ｂに示されるように、Ｗａｔｔｓ及びＦｉｌｔｅｒｓｏｒｂ材料を用いて、乏しい結果が達成された。
別の試験を実施し、清浄性化学物質が存在する適用において、石灰水垢制御を評価した。この試験は、上述の１００サイクル試験と同様の手順で実施されたが、８５０ｐｐｍの炭酸ナトリウムを、皿洗い機の洗浄槽に添加した。このアルカリの水準を、試験全体を通して維持した。また、試験は、１０サイクルのみ実施した。
【００９１】
この試験の結果を、図５に示す。この図に示すように、ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａ及びＳＰ−３ Ｍｅｄｉａと比較して、消耗させたＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ樹脂を用いて、良好な結果が得られた。
【００９２】
［例４］
アルカリ性条件下で、硬水における水垢を予防するための薬物の能力を測定するための実験を行った。１７グレーンの硬水を、用いられた、Ｍｇ+を充填した樹脂（例１において上述した樹脂）から取り出した薬物０．４ｍｇと混合することにより、試験薬物を生成した。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記樹脂から取り出された薬物は、少なくとも部分的に、ポリアクリレート材料を含む有機材料を含んでいたと考えられる。この例の目的のために、手動で取り出した、すなわち、上記樹脂表面から抜き取ったが、実際には、この材料は、水を、上記樹脂の上、又は中を通すことにより、上記樹脂から取り出されるであろうと考えられる。
【００９３】
取り出された０．４ｍｇは、この材料の８００ｐｐｂに等しかった。０．１グラムの濃い灰分（２００ｐｐｍ灰分）を、この溶液に添加した。上記溶液を攪拌し、そして水垢の形成、例えば、溶液の曇り度に関して観察した。上記試験溶液を、当該試験溶液と同等料の灰分と、１７グレーンの硬水とを含む対照溶液と比較した。上記溶液を、２分及び５分において観察した。２分時点で、上記試験溶液は、澄んだままであったが、対照溶液は、濁った、白い外観を有していた。５分時点で、上記試験溶液は、当初観察されたよりも、わずかに曇ったが、高い曇り度を有する対照溶液よりも、顕著に澄んでいた。
【００９４】
［例５］
ブースターヒーターに関するユースポイント処理として、水処理装置の影響を評価するための試験を行った。この試験では、２つのブースターヒーターを、同時に作動させた。１つのブースターヒーターは、水１ガロンあたり、１７グレーンを用いた。第２のブースターヒーターは、上記水処理装置で前処理された水１ガロン当たり、１７グレーンを用いた。両方のブースターヒーターを、５日間連続して作動させた。それらは、３時間の「オン」、続いて３時間の休止時間のパターンで繰り返すようにプログラムされた。３時間の「オン」の際、１分間、５ガロン／分において、水を、ブースターヒーターに通し、１分間の流れなしが続いた。この「オン」時間の際、ブースターヒーターを、水を１８５°Ｆの温度に加熱するようにセットした。
【００９５】
結果を、図６に示す。この図に示されるように、処理された水を用いたブースターヒーターは、対照のブースターヒーターよりも水垢が顕著に少なかった。電熱線上の水垢の量、及び水垢の厚さは、対照と比較して、処理された水を用いると、実質的に減少した。
【００９６】
［例６］
逆浸透膜とともに用いた場合の、本発明の実施形態に従う装置で処理された水の効果を評価するための試験を実施した。５ガロンのバケットを、水１ガロン当たり、処理された又は非処理の１７グレーンのいずれかで満たした。処理された水は、消耗したイオン交換樹脂材料を含む、２０．７５ポンドのカートリッジを通した水であった。イオン交換材料を、そこを通した水１ガロン当たり、約３，７００ガロンの１７グレーンを有することにより消耗させた。上記水を処理するために用いられた２つのカートリッジは、直列に配置された。非処理の水は、水１ガロン当たり、まさに１７グレーンであった。
【００９７】
処理済及び非処理の水を、Ｄｏｗから市販される、ＢＷ３０膜を含む逆浸透システムを通して循環させた。試験された膜は、０．５フィート×０．５フィートの表面積を有していた。処理された及び非処理の水を、４００ＰＳＩの一定の圧力において、上記膜システムを通過させた。上記水の温度を、７０°Ｆ〜７６°Ｆに維持した。試料を、１日に４〜５回採取し、そして総溶解固体（ＴＤＳ，ｔｏｔａｌ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｓｏｌｉｄ）濃度に関して試験した。透過水流をまた評価した。
【００９８】
この試験の結果を、図７（濃縮ＴＤＳ対総時間）及び図８（透過水対総時間の散布図）に示す。定義により、濃縮水は、水及び膜により退けられた固体、すなわち、上記膜を透過しなかった材料である。膜が詰まるか又はふさがれると、ＴＤＳの濃縮物は減少したが、上記膜が、膜が詰まる前と同量の水を透過させなかったからである。以下に記載されるように、ＴＤＳの濃縮物が減少すると同時に、透過水が膜を通る透過水流がまた、以下に説明される付着物と共に減少した。
【００９９】
この実験では、非処理の水にさらされた膜の付着物が、ＴＤＳの濃縮物における減少により示されるように、それが激しくふさがれる場所に進んだ。硬水の水垢からの付着物は、硬水において膜を用いる場合の公知の課題である。非処理の水にさらされた膜の化学分析により、非処理の膜は、炭酸カルシウム水垢で詰まったことが確認された。
【０１００】
図７に示されるように、濃縮水内のＴＤＳの量は、非処理の水と共に、長期にわたり減少し、そして処理された水と比較的一定のままであった。すなわち、処理された硬水にさらされた膜は、２８時間の実験の間、ＴＤＳの減少を示さなかったが、処理された水は、水垢から膜を保護することを示した。
【０１０１】
図８に示すように、透過水流速は、処理された水と比較して、非処理の水を用いると、速い速度で減少する。これは、非処理の水と比較して、処理された水を用いると、炭酸カルシウム及び他の不溶性塩が、膜上にゆっくりと析出するためと考えられる。この水硬度水垢沈殿が形成し、そして膜を介した水の流れ（透過水流）を徐々に制限する。図８に示されるように、膜を通して循環させた非処理の水を有する膜上の水垢の付着は、この試験において非常に深刻であり、透過水流が、当初の流速の約半分に減少した。
【０１０２】
まとめると、本発明の実施形態に従う装置を用いて処理された水を用いることにより、逆浸透システムを通して循環させた場合に、水垢が減少することが見出された。
【０１０３】
［例７］
従来の水処理媒体と比較して、本発明の実施形態に従う装置を透過させた場合に、水のｐＨ及び溶解した固形分の総量を評価するための試験を実施した。次の樹脂／媒体を試験した：Ｒｅｓｉｎ Ａは、Ｌａｎｘｅｓｓから市販されるＬａｎｘｅｓｓ Ｓ−８５２８樹脂であり、４ガロン／分の流速で、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のオン、２７秒のオフの５，０００サイクルに関してあらかじめ用いられることにより消耗させた；Ｍｅｄｉａ Ｂは、Ｗａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されるＷａｔｔｓ Ｍｅｄｉａであり、わずかに用いられた；そしてＭｅｄｉａ Ｃは、Ｗａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されるＷａｔｔｓ Ｍｅｄｉａであり、未使用である。比較用の樹脂又は媒体を用いた対照がまた、試験された。
【０１０４】
１７ｇｐｇの水を、１０秒間のオン、及び２分のオフにおいて、試験樹脂／媒体を通して循環させた。オンサイクルの間、上記水を、１ガロン／分の速度で、上記試験樹脂／媒体を通過させた。試料を、各試験樹脂／媒体から同時に採取し、そしてｐＨ及びＴＤＳに関して早急に評価した。結果を、図９及び１０に示す。
【０１０５】
図９に示されるように、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水のｐＨは、処理全体を通して、比較的一定のままであり、そして対照のものと密接に調和していた。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨは、当初、非常に低く、次いで、時間と共に高くなった。同様に、図１０に示されるように、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水のｐＨは、比較的一定のままであり、そして処理全体を通して対照と等しかった。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨは、優位に低く、そして概して、使用に伴い、時間と共に高くなった。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣに関して、時間と共に、ＴＤＳ及びｐＨが徐々に高くなることは、用いられたそれらの媒体のためであり、そして使用に伴い、時間と共に、それらの効力を徐々に失うと考えられる。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣが、ある期間用いられない、すなわち、休憩時間があると、図９及び図１０における最後のデータの点において観察されるように、ｐＨ及びＴＤＳの急降下により回復する。
【０１０６】
また、Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨ及びＴＤＳの即時の急降下は、この特定の媒体により生じた、水からの炭酸カルシウムの析出の結果であると考えられる。上記水の変化は、カルシウム及び炭酸塩イオンの除去、並びに同時に生じるＣＯ2の水への添加により科学的に説明される。これらの沈殿の副作用は、媒体のメーカーから入手できる文献に記載されている。
【０１０７】
まとめると、本発明の実施形態に従う樹脂、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水、当該水のｐＨ及びＴＤＳは、対照から実質的に外れないことが見いだされた。これは、Ｒｅｓｉｎ Ａが、水中に硬度の沈殿を生じさせないことを示している。
【０１０８】
［例８］
酸化剤を、水処理装置に添加する影響を評価するための試験を実施した。この試験に関して、酸化剤として塩素を用い、そして２つの濃度、１ｐｐｍ及び１０ｐｐｍで試験した。酸化剤の添加をまた、上記水が上記樹脂により処理される前又は後に添加された場合において評価した。上記試験をまた、上記樹脂の前又は後に、炭素フィルターを炭化する影響に関して評価した。試験された樹脂は、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８であった。上記樹脂を、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用い、９秒のオン、２７秒のオフの５５００回のサイクルに関して前調製した。
【０１０９】
２つの試験を実施し、１つは、性能を評価するため、そして１つは、水の総有機系炭素（ＴＯＣ）を測定するためである。性能試験において、ドア型の皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いた。選択された処理装置を、食器洗い機の水注入口に接続し、装置に関する全ての水を処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機の内部に置いた。上記装置を、１３０サイクル、通常運転した。この試験では、上記処理装置以外の化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤、及び酸化剤、塩素の添加は用いなかった。１３０サイクルが完了した後、ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。また、ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。すなわち、より低い評点は、上記ガラス上に存在する水垢が少ないことに相当する。
【０１１０】
追加の炭素フィルターを用いて又は用いずに、上記水を、上記処理装置に通過させる前又は後のどちらかに添加された１ｐｐｍの塩素を含む試験の結果を、図１１に示す。図１２は、追加の炭素フィルターを用いて又は用いずに、上記水を、上記処理装置に通過させる前又は後のどちらかに添加された１０ｐｐｍの塩素を含む試験の結果を示す。
【０１１１】
これらの図に示されるように、上記水処理装置の前で塩素の濃度を高めることにより、食器洗い機試験における皿洗い機の性能が向上する。上記作用は、より高濃度の塩素（１０ｐｐｍ）においてさらに向上する。
【０１１２】
上記試料のＴＯＣ（ｐｐｍ）をまた、ＧＥ Ｓｉｅｖｅｒｓ ９００研究室用ＴＯＣアナライザーを用いて評価した。結果を、図１３（１ｐｐｍの塩素を添加した）及び図１４（１０ｐｐｍの塩素を添加した）に示す。これらの図に示すように、上記樹脂の前に、塩素濃度を１０ｐｐｍに上げることにより、炭素フィルターの位置にかかわらず、ＴＯＣ濃度が増加する。上記樹脂の前に塩素を添加すると、当該塩素が、上記樹脂と接触し、そして上記樹脂に酸化剤として作用するであろう。図１４に示されるように、上記樹脂の前の１０ｐｐｍの塩素により、上記樹脂の後に１０ｐｐｍの塩素を添加することと比較して、ＴＯＣ濃度が増加する。
【０１１３】
上記水処理装置に対する種々の酸化剤の作用を評価するための別の実験を実施した。この試験において、上記水処理装置に、次の樹脂が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販されるＩＲＣ−７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；及びＤｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３。２，４００サイクルの間、上記樹脂に冷水を通すことにより、樹脂を前調製した。各サイクルは、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフからなった。この振とう試験において、５グラムの湿潤した樹脂を、選択された酸化剤を含む、４０ｇの水溶液に入れ、次いで、手で１０秒間振とうし、次いで、同一の溶液に一晩中水没させた。この試験における酸化剤には、以下が含まれる：１５０ｐｐｍのＣｌＯ、及び１５０ｐｐｍのＨ2Ｏ2。ろ過前に、上記溶液をさらに振とうした。フィルター材料のＴＯＣを評価した。
【０１１４】
この試験の結果を、図１５に示す。図１５に示されるように、いずれかの酸化剤を添加することにより、それぞれのろ過物における、それぞれのＴＯＣの濃度が向上する。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍａｃ−３樹脂は、硬度に架橋された樹脂であるため、非常に低い比ＴＯＣを有すると考えられる。当業界では、ＴＯＣ濃度は、架橋率と逆相関することが知られている。
【０１１５】
振とう試験において、塩素の添加の作用をさらに評価するための別の試験を実施した。この試験において、上記水処理装置に、次の樹脂が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販される、ＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；及びＤｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３。上記樹脂に２，４００サイクルの間、冷水を通すことにより、樹脂を前調製した。この振とう試験において、５グラムの湿潤した樹脂と、４０ｇの水とを、１０分間、自動シェーカー上で、共に振とうした。５ｐｐｍもしくは１０ｐｐｍ塩素のいずれか、又は塩素なし（対照）を、上記水に添加した。１０分後、上記水をろ過し、そしてＴＯＣを測定した。この試験の結果を、図１６に示す。この図に示されるように、塩素の添加により、試験された４種の樹脂のうち３種において、ＴＯＣ濃度は高くならなかった。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍａｃ−３樹脂は、さらに硬度に架橋されているので、非常に低いＴＯＣ濃度を有したと考えられる。
【０１１６】
［例９］
消耗した樹脂材料を含む種々の水処理装置を用いて、ガラス上の石灰水垢形成の制御を評価するための試験を実施した。試験される樹脂は、それぞれ、研究用試験機器において、約６，６００サイクルの間、１７グレーンの冷水を通すことにより、あらかじめ消耗させた。各調製サイクルは、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフからなった。試験された樹脂には、下記が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販される、ＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；Ｄｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３；及びＷａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ ＩＩ。
【０１１７】
ドア型皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いて、試験を実施した。選択された試験装置は、食器洗いへの注入水に接続され、上記装置に関する全ての水を処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。１００回の連続サイクルの間、試験を実施した。各サイクルは、以下から成った：１６０°Ｆで、４５秒の洗浄、１８６°Ｆで、１０秒の洗浄、そして各サイクル間の２０秒の休止又は静止。
【０１１８】
ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機内部に置いた。上記装置を、１００サイクルに関して、通常通り運転した。この試験では、上記処理装置以外の、化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤は用いなかった。１００サイクルが完了した後、上記ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。
【０１１９】
結果を、図１７に示す。この図に示すように、消耗させたＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ材料は、上記皿洗い機内で、ベストであった、すなわち、最小量の水垢を有していた。図１７の最初の４種の樹脂は、それぞれ、消耗するように前調製された、ポリアクリレート弱酸カチオン交換樹脂であった。上記に示すように、この試験における水垢防止性能は、乏しい（Ｍａｃ−３）から、まずまず（Ｃ１０７）、良好（ＩＲＣ−７６及びＳ−８５２８）へ大きく変化した。特定の理論に結びつけられることを望まないが、これらの樹脂の化学的な相違が、性能の相違をもたらしたと考えられる。上記樹脂の架橋率は、Ｍａｃ−３樹脂により例証されるように、その１つの相違点であり、そのかなり低いＴＯＣ濃度（図１５及び１６）により示されるように、比較的高い水準の架橋を有することが想定される。
【０１２０】
［例１０］
２３，０００サイクルにおいて、１７ｇｐｇの冷水を樹脂に通し、続いて、３０，０００サイクルにおいて、１７ｇｐｇの温水を樹脂に通すことにより、種々の樹脂試料を前調製した。試験された樹脂には、下記が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販されるＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；Ｄｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３；及びＷａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ ＩＩ。各サイクルは、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフから成った。３０グラムの湿潤した樹脂を、２５ｇの超純水に入れ、そして一晩中振とうした。次いで、試料をろ過し、そしてゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）に供した。
【０１２１】
試料を、ＴｒｉＳＥＣ検出器配列を備えている、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＧＰＣｍａｘに置いた。５０μＬの各試料を、水系の上記ＧＰＣシステムに注入し、見かけの濃度を決定するために屈折率検出のみを用いた。結果を、図１８Ａに示す。この図に示されるように、クロマトグラフは、ＩＲＣ−７６よりも低濃度の抽出分を示した。
クロマトグラフ上の保持時間は、１０，０００未満の分子量のポリアクリレート標準と一致する。
【０１２２】
この試験では、試験される各ポリマーにおいて、検出器の応答が同様であると仮定すると、Ｄｏｗ社のＭＡＣ−３樹脂から抽出された物質の見かけの濃度は、他の試験された樹脂抽出物よりも適度に低かった。これらの結果は、ＴＯＣ分析（例８で論じられる）と一致し、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３は、他の試験された樹脂全てと比較して、最も少ない炭素含有物を有することを示している。ＧＰＣ試験はまた、低分子量炭化水素と対照したものとして、炭素含有物は、低分子量ポリマーとして存在することを示している。
ＦＴＩＲ分析により、上記ポリマーは、ポリアクリレート種である可能性が高いことを確認した。
【０１２３】
まとめると、適用試験と組み合わせて、この検討は、最小濃度のＴＯＣ／ポリマーが、機能のために必要であることを実証した。ＴＯＣ及びＧＰＣ試験により示されるＤｏｗ社のＭＡＣ−３と同様に、抽出物の濃度が低すぎると、適用試験の結果は、例９により示されるように、非常に乏しくなる。
【０１２４】
［他の実施形態］
本発明を、その詳細な説明に関連して説明してきたが、明細書は、本発明の具体的に説明することを目的とし、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲を制限するものではない。他の態様、優位性、及び改良が、次の特許請求の範囲内にある。
【０１２５】
さらに、上述の、全ての特許公報の内容は、参照により、それら全体を、本明細書に援用する。
値及び範囲が、本明細書に規定され、これらの値及び範囲に包含される全ての値及び範囲が、本発明の範囲内に包含されることを意味することが理解される。さらに、これらの範囲内にある全ての値、並びに値の範囲の上限及び下限は、本出願により企図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水硬度、及び水垢の形成を制御するための方法、装置及びシステムに関する。特に、本発明は、処理すべき水の組成を実質的に変えることなく、水硬度を制御することを補助する、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む方法、装置及びシステムに関する。また、水垢の形成を制御又は減少させる方法が提供される。本発明はまた、例えば、清浄工程において、処理された水を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗浄剤は、洗浄剤の清浄活性を改良するための非常に多くの成分を含む。例えば、洗浄剤は、水硬度の影響を打ち消す成分を含むことが多い。硬水は、清浄工程において、表面に膜を形成し、そして洗浄剤成分と反応し、それらを機能的でなくすることにより、洗浄剤の効力を減少させることが知られている。カルシウムは２価のイオンであり、汚染物と結合し、表面に膜を形成し、取り除くことが難しい汚染を形成することが知られている。
【０００３】
これを無効にする方法の一つは、硬度を取り扱うために十分な量において、硬水と混合されることを目的とする洗浄性組成物に、キレート剤又は金属イオン封鎖剤を添加することを含む。しかし、多くの例において、上記水硬度は、上記組成物のキレート化容量を上回る。結果として、遊離のカルシウムイオンが、上記組成物の活性成分を浸食し、腐食又は沈殿を生じさせるか、又は他の有害な作用、例えば、乏しい洗浄作用若しくは水垢（ｌｉｍｅ ｓｃａｌｅ）形成を生じる場合がある。さらに、キレート化剤及び金属イオン封鎖剤（例えば、ホスフェート及びＮＴＡ）は、環境又は健康上の課題を有することが見いだされた。
【０００４】
現在用いられている水硬度の課題を取り扱う別の方法は、例えば、水軟化ユニット内の樹脂床に結合したナトリウムで、水中のカルシウム及びマグネシウムイオンを交換することによる、イオン交換を経由して、水を軟化させる。カルシウム及びマグネシウムは、軟化剤内の樹脂に付着する。上記樹脂が飽和すると、水に溶解させた大量の塩化ナトリウムを用いて、それを再生させる必要がある。ナトリウムが、カルシウム及びマグネシウムを置換し、添加された塩化ナトリウムのクロリドとともに、塩水溶液内にフラッシュされる。硬水軟化剤が再生すると、それらは、大量の、塩化物と、ナトリウム、カルシウム及びマグネシウム塩を含む塩とを含む廃棄物流を生成し、システム、例えば、それらが処理される下水システム（複数の下流の水再使用用途、例えば、飲用水使用及び農業を含む）に負荷をかける。さらに、従来の硬水軟化剤は、廃棄された地上水において、塩含有量を増大させ、一定の場所において、環境上の課題となっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの態様では、本発明は、水源を取り扱うための装置に関する。上記装置は、第１の処理リザーバに水を供給するための注入口を含む。複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物が、上記処理リザーバに含まれている。上記装置はまた、第１の処理リザーバに流体接続された放出口を含み、上記放出口は、上記処理リザーバから、処理された水を供給する。いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、上記水と接触した際に、水源から、水硬度イオンを析出させない。いくつかの実施形態では、上記装置は、自動洗浄システム内に配置されている。他の実施形態では、上記装置は、自動洗浄機の上流に配置されている。いくつかの実施形態では、上記自動洗浄機は、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される。
【０００６】
他の態様では、本発明は、水を処理するための方法に関し、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させることを含む。
【０００７】
他の態様では、本発明は、製品を清浄するために、処理された水源を用いる方法に関する。上記方法は、水源を処理することを含む。水源を処理するステップは、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させ、処理された水源を生成することを含む。上記方法は、処理された水及び洗浄剤を用いて使用溶液を生成し、そして製品が清浄されるように、製品を、上記使用溶液と接触させることを含む。
【０００８】
さらに他の態様では、本発明は、水性システムにおいて、水垢の形成を減少させるための方法に関し、上記水性システム内の水垢の形成が減少するように、上記水性システムを、複数の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料から本質的になる組成物と接触させることを含む。
【０００９】
他の態様では、本発明は、水処理デバイスを製造するための方法に関する。上記方法は、下記を含む：実質的に水不溶性の樹脂材料を含む組成物を、処理リザーバに充填するステップ、ここで、上記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む；そして上記樹脂材料を消耗させるステップ、ここで、上記樹脂材料を消耗させるステップは、上記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填させることを含む。
【００１０】
いくつかの態様では、本発明は、水垢の形成を減少させるための方法に関し、水垢の形成を減少させるように、約１０〜約１０００ｐｐｂ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ）の実質的に水不溶性の樹脂材料を水源に供給することを含む。他の態様では、本発明は、水垢の形成を減少させるための方法に関し、約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られた水溶性ポリマー材料を、水源に供給することを含む。
【００１１】
他の態様では、本発明は、実質的に水不溶性の樹脂材料の供給源から本質的に成る水処理組成物に関し、上記樹脂材料に、周期表の列１ａ、２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択される複数のカチオンを充填させ、上記カチオンは、カルシウムを含まない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の例示的な水処理装置の概略図である。
【図２】図２（図２Ａ及び図２Ｂ）は、非処理の水、カルシウムが結合した樹脂で処理された水、マグネシウムが結合した樹脂で処理された水、及び水素が結合した樹脂で処理された水で洗浄された試験ガラスの写真である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従って処理された水を用いた石灰水垢試験の公知の水硬度沈殿デバイス、及び対照試料を用いて処理された水との比較の結果の写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、種々の水処理を用いた、１００回のサイクル試験における、試験ガラスの写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、種々の水処理を用いた、１００回のサイクル試験における、試験ガラスの写真である。
【図５】図５は、種々の水処理を用いて提供されたアルカリ源を用いた、１００回のサイクルにおける試験ガラスの写真である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従って、ユースポイント水処理システムを用いて、そして用いず、５日間の試験の後の、ブースター要素の写真である。
【図７】図７は、例６に記載される、溶解した固体の総計対時間のグラフである。
【図８】図８は、例６に記載される、透過水対時間のグラフである。
【図９】図９は、例７に記載される、時間と共にｐＨの変化のグラフである。
【図１０】図１０は、例７に記載される、時間と共に、溶解した固体の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１１】図１１は、１ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）の塩素を添加した、例８に記載されるライトボックスに関して測定された水垢の量のグラフである。
【図１２】図１２は、１０ｐｐｍの塩素を添加した、例８に記載されるライトボックスに関して測定された水垢の量のグラフである。
【図１３】図１３は、例８に記載される、１ｐｐｍの塩素を添加して測定された有機系炭素の総量のグラフである。
【図１４】図１４は、例８に記載される、１０ｐｐｍの塩素を添加して測定された有機系炭素の総量のグラフである。
【図１５】図１５は、例８に記載される、種々の酸化剤を添加した、種々の、消耗させた樹脂材料の有機系炭素の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１６】図１６は、例８に記載される、種々の濃度の塩素を添加した、種々の、消耗させた樹脂材料の有機系炭素の総量（ｐｐｍ）のグラフである。
【図１７】図１７は、例９に記載される、種々の消耗させた樹脂から、水を用いて処理されたガラスに関して評価したライトボックスのグラフである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、例１０において記載される、ゲル浸透クロマトグラフィー検討のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
いくつかの態様では、本発明は、水源を取り扱うための装置、及びその方法に関する。上記装置は、水処理組成物を含むことができる。本発明において用いるために好適な水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。複数の多価カチオンを充填させた樹脂材料が提供される。他の実施形態では、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、周期表のＩＩＩａ属に由来する金属カチオン及びそれらの組み合わせから成る群から選択される複数のカチオンを有する樹脂材料が提供されうる。本発明の装置は、水硬度を制御することができ、そして上記装置を用いて処理された水と接触した表面に、水垢の形成を減少させることができる。しかし、他の水硬度制御デバイスと異なり、本発明の装置は、物質を溶液から析出させない。本発明の装置は、イオン交換機構により、水硬度を制御しない。
【００１４】
本発明が、より簡易に理解されることができるように、最初に、一定の用語を規定する。
本明細書において、用語「ビルダー」「キレート剤」及び「金属イオン封鎖剤」は、特定のモル比において、硬水イオン（洗浄水から、汚染及び基材が洗浄される）と錯体（可溶性又は非可溶性）を形成する化合物を指す。キレート剤は、トリポリリン酸ナトリウム、ＥＤＴＡ、ＤＴＰＡ、ＮＴＡ、クエン酸塩等を含む水溶性錯体を形成することができる。金属イオン封鎖剤は、リン酸ナトリウム、ゼオライトＡ等を含む不溶性錯体を形成することができる。本明細書において、用語「ビルダー」、「キレート剤」及び「金属イオン封鎖剤」は、同義である。
【００１５】
本明細書において、用語「キレート剤を含まない」又は「キレート剤を実質的に含まない」は、キレート剤、又は金属イオン封鎖剤を含まないか、あるいは限られた量のキレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤が添加された、組成物、混合物又は材料を指す。キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤が存在すべきであり、キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤の量は、約７質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、キレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤の量は、約２質量％未満、約０．５質量％未満、又は約０．１質量％未満である。
【００１６】
本明細書において、用語「効果的な量のキレート剤を欠く」は、水の硬度に明確に影響を与えるために、少なすぎるキレート剤、ビルダー、又は金属イオン封鎖剤を含む組成物、混合物、又は材料を指す。
【００１７】
本明細書において、用語「可溶化された水硬度」は、水性システム又は水源に、イオン状態、すなわち、Ｃａ++及びＭｇ++で溶解している鉱物硬度を指す。可溶化された水硬度は、それらが、沈殿した状態である場合、すなわち、水中のカルシウム及びマグネシウムの種々の化合物の溶解性限度が限界を超え、そしてそれらの化合物が、種々の塩、例えば、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムとして沈殿した場合には、硬度イオンを指さない。
【００１８】
本明細書において、用語「水溶性」は、１質量％超の濃度で、水に溶解することができる化合物又は組成物を指す。
本明細書において、用語「わずかに可溶性」又は「わずかに水溶性」は、０．１〜１．０質量％の濃度で溶解することができる化合物又は組成物を指す。
【００１９】
本明細書において、用語「実質的に水不溶性」又は「水不溶性」は、０．１質量％未満の濃度でのみ、水に溶解することができる化合物を指す。例えば、酸化マグネシウムは、冷水に約０．０００６２の水溶性（質量％）、そして温水に約０．００８６０の水溶性（質量％）を有すると、不溶性とみなされる。本発明の方法に用いるための他の不溶性化合物は、例えば：冷水に０．０００９０の水溶性を有し、そして温水に０．００４００の水溶性を有する水酸化マグネシウム；冷水に０．００１５３の水溶性を有し、そして温水に０．００１９０の水溶性を有するアラゴナイト；及び冷水に０．００１４０の水溶性を有し、そして温水に０．００１８０の水溶性を有するカルサイトを含む。
【００２０】
本明細書において、用語「しきい値剤」は、溶液から、硬水イオンの晶出を抑制するが、硬水イオンと特定の錯体を形成する必要のない化合物を指す。これにより、しきい値剤が、キレート剤又は金属イオン封鎖剤から区別される。しきい値剤には、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、オレフィン／マレイン酸のコポリマー等が含まれる。
【００２１】
本明細書において、用語「しきい値剤を含まない」又は「しきい値剤を実質的に含まない」は、しきい値剤を含まない、又は限られた量のしきい値剤が添加されている組成物、混合物又は材料を指す。しきい値剤は存在すべきであり、しきい値剤の量は、約７質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、しきい値剤の量は、約２質量％未満である。他の実施形態では、しきい値剤の量は、約０．５質量％未満である。さらに他の実施形態では、しきい値剤の量は、約０．１質量％未満である。
【００２２】
本明細書において、用語「再付着防止剤」は、汚染組成物を清浄すべき物体に再堆積させず、汚染組成物を水中に浮遊させることを手助けする化合物を指す。
【００２３】
本明細書において、用語「ホスフェートを含まない」又は「ホスフェートを実質的に含まない」は、ホスフェート又はホスフェート含有化合物を含まないか、あるいはホスフェート又はホスフェート含有化合物が添加されていない、組成物、混合物又は材料を指す。ホスフェート又はホスフェート含有化合物は、ホスフェートを含まない組成物、混合物又は材料の汚染を介して存在し、ホスフェートの量は、約１．０質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、ホスフェートの量は、約０．５質量％未満である。他の実施形態では、ホスフェートの量は、約０．１質量％未満である。さらに他の実施形態では、ホスフェートの量は、約０．０１質量％未満である。
【００２４】
本明細書において、用語「リンを含まない」又は「リンを実質的に含まない」は、リン又はリン含有化合物を含まない、あるいはリン又はリン含有化合物が添加されていない組成物、混合物又は材料を指す。リン又はリン含有化合物は、リンを含まない組成物、混合物又は材料の汚染を介して存在し、リンの量は、約１．０質量％未満であるべきである。いくつかの実施形態では、リンの量は、約０．５質量％未満である。他の実施形態では、リンの量は、約０．１質量％未満である。さらに他の実施形態では、リンの量は、約０．０１質量％未満である。
【００２５】
「清浄」は、汚染除去、漂白、微生物個体群減少、又はそれらの組み合わせを実施するか、又はそれらの助力をすることを意味する。
本明細書において、用語「製品」は、商品、例えば、食器及び調理具及び皿、並びに他の硬質表面、例えば、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、輸送用車両、及び床を指す。本明細書において、用語「製品洗浄」は、製品を洗浄すること、清浄すること、又はすすぐことを指す。
本明細書において、用語「硬質表面」は、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、輸送用車両、床等を含む。
【００２６】
本明細書において、フレーズ「ヘルスケア表面」は、ヘルスケア活動の一部として用いられている機器、デバイス、カート、ケージ、家具、構造物、建築物等の表面を指す。ヘルスケア表面の例には、医療機器又は歯科医療機器の表面、医療用機器又は歯科医用機器の表面、オートクレーブ及び滅菌器の表面、患者の健康をモニタリングするために用いられる電子装置の表面、及び床、壁、又はヘルスケアが行われる構造物の固定物の表面が含まれる。ヘルスケア表面は、病院、手術室、医務室（ｉｎｆｉｒｍｉｔｙ ｒｏｏｍ）、分娩室、霊安室、及び臨床診断室に見いだされる。これらの表面は、「硬質表面」（例えば、壁、床、おまる等）、又は布帛表面、例えば、編物、織物、及び不織布表面（例えば、手術用衣服、ドラペリー（ｄｒａｐｅｒｉｅｓ）、シーツ及び枕カバー、包帯等）、又は患者管理機器（例えば、人工呼吸器、診断機器、シャント、ボディースコープ、車いす、ベッド等）、又は手術用及び診断機器として典型化されるものであることができる。ヘルスケア表面には、動物のヘルスケアに用いられる製品及び表面が含まれる。
【００２７】
本明細書において、用語「機器」は、本発明の方法に従って処理された水を用いて、清浄の利益を受けることができる、種々の医療機器若しくは歯科医療機器又は医療デバイス若しくは歯科医療デバイスを指す。
【００２８】
本明細書において、フレーズ「医療機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）」、「歯科医療機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）」、「医療デバイス」、「歯科医療デバイス」、「医療機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」又は「歯科医療機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）」は、薬又は歯科学に用いられる機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス、ツール、アプライアンス、装置、及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を指す。上記機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス、及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、冷却殺菌され、浸漬され、又は洗浄され、次いで、加熱殺菌され、あるいは清浄の利益を受ける（本発明に従って処理された水を用いる）。これらの種々の機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、デバイス及び機器（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）には、診断機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）、トレイ、パン、ホルダー、ラック、鉗子、はさみ、大ばさみ、のこぎり（例えば、骨用のこぎり及びそれらのブレード）、止血鉗子、ナイフ、のみ、骨鉗子、やすり（ｆｉｌｅ）、ニッパー、ドリル、ドリル用ビット、削り具、バリ（ｂｕｒｒ）、スプレッダー、ブレーカー（ｂｒｅａｋｅｒ）、エレベーター（ｅｌｅｖａｔｏｒ）、クランプ、ニードルホルダー、キャリア、クリップ、フック、グージ（ｇｏｕｇｅ）、キューレット、レトラクター、ストライナー（ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｅｒ）、パンチ、抽出器、しゃくし、角膜切開刀（ｋｅｒａｔｏｍｅ）、スパチュラ、エクスプレッサー（ｅｘｐｒｅｓｓｏｒ）、套管針、拡張器、ケージ、ガラス器具、チューブ、カテーテル、カニューレ、プラグ、ステント、スコープ（例えば、内視鏡、聴診器、及び関節鏡（ａｒｔｈｏｓｃｏｐｅ））及び関連機器等、又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
本明細書において、用語「洗濯物」は、織物及び不織布、及びテキスタイルに言及する。例えば、洗濯物は、衣類、寝具、タオル等を含むことができるが、これらに限定されるものではない。
【００３０】
本明細書において、用語「水源」は、本発明の方法、システム及び装置とともに用いることができる水の供給源を指す。本発明において用いるために好適な、例示的な水源には、地方自治体の水源、又は私設の水システムからの水、例えば、公共水道又は井戸が含まれるが、これらに限定されるものではない。上記水は、水道水、井戸水、地方自治体の水システムにより供給された水、私設の水システムから供給された水、及び／又は上記システム又は井戸からの直接の水であることができる。上記水はまた、用いられている水リザーバからの水、例えば、再利用される水の貯蔵のために用いられる再利用リザーバ、貯蔵槽、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記水源は、産業用プロセス水でない、例えば、ビチューメン回収操作から生成した水である。他の実施形態では、上記水源は、排水流ではない。
【００３１】
本発明の方法、システム、装置、及び組成物は、本発明の成分及び材料、並びに本明細書に記載される他の材料を含む、から本質的になる、又はから成ることができる。本明細書において、「から本質的に成る」は、上記方法、システム、装置及び組成物が、追加のステップ、成分又は材料が、特許請求の範囲に規定される方法、システム、装置及び組成物の基本且つ新規な特徴を実質的に変化させない場合にのみ、追加のステップ、成分、又は材料を含むことができることを意味する。
【００３２】
本明細書において、「質量％」、「質量％（ｗｔ−％）」、「質量％（ｐｅｒｃｅｎｔ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）」、「質量％（％ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）」、及びそれらの変形は、物質の質量を、組成物の総質量で除し、そして１００を乗じたものとしての、物質の濃度を指す。本明細書において、「パーセント」、「％」等は、「質量％」、「質量％（ｗｔ−％）」等と同義であることを意図する。
【００３３】
本明細書において、用語「約（ａｂｏｕｔ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、例えば、現実の世界における使用溶液又は濃縮物を製造するために用いられる液体取り扱い手順及び典型的な評価を介して；これらの手順における不注意による誤りを介して；上記方法を実施するか、又は上記組成物を製造するために用いられる材料の製造、供給源又は純度における相違を介して生じうる数量の変動を指す。用語「約」はまた、特定の初期混合物から生じる、組成物に関する異なる平衡条件のために異なる量を包含する。用語「約」により改変されるか否かにかかわらず、特許請求の範囲は、均等の量を含む。
【００３４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、内容物がそれ以外を明示的に示さない限り、複数形の指示物を含むことに留意すべきである。従って、例えば、「化合物」を含む組成物への参照は、２種又は３種以上の化合物の混合物を含む。また、用語「又は」は、内容物がそれ以外を明示的に示さない限り、「及び／又は」を含むその意味において用いられるのが一般的である。
【００３５】
［水処理装置］
本発明は、水硬度を制御するために用いる、装置、組成物、及び方法に関する。いくつかの態様では、本発明の装置及び組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記組成物及び装置が、水源を実質的に変えることなく水硬度を制御すると考えられる。すなわち、本発明の組成物及び装置は、上記水から、物質を析出させることなく、それらは、一般的なイオン交換機構を経由して、水硬度を制御するものでもない。さらに、上記装置は、処理すべき水源の、溶解した固体（ＴＤＳ）の総量又はｐＨを実質的に変更しない。
【００３６】
本発明の方法及び装置によって処理された水は、下記を含むが、それらに限定されるものではない、複数の有益な効果を有する：硬水が汚染を生じさせうる領域において、汚染及び水垢を減少させる：水垢の形成から、機器、例えば、産業用機器を保護する：一般的な洗浄性組成物とともに用いた場合に、清浄効力を高める：そして下流の清浄工程における、特定の化学物質、例えば、しきい値剤、キレート剤、若しくは金属イオン封鎖剤、又はリンを含むものの必要性を減少させる。
【００３７】
いくつかの態様では、本発明の装置及び組成物は、水処理組成物を含む。上記水処理組成物は、様々の物理的形態にありうる。例えば、上記水処理組成物は、シート、ビーズ、又は膜であることができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む。種々の樹脂材料が、本発明の装置とともに用いられうる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、消耗した樹脂材料である。本明細書において、用語「消耗した樹脂材料（ｅｘｈａｕｓｔｅｄ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、水硬度を制御することができるが、イオン交換作用を発揮することができないイオン交換樹脂材料を指す。いくつかの実施形態では、消耗した樹脂材料は、複数の１種又は２種以上の多価カチオンが実質的に充填されている表面を有するので、水源と接触した際に、イオンを交換することができない。本発明の消耗した樹脂材料は、イオン交換機構を介して、水硬度を制御しない。すなわち、消耗した樹脂材料の表面は、複数の多価カチオンが充填されているので、不活性である。
【００４０】
上記水処理組成物は、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを実質的に充填させた樹脂を含むことができる。本明細書において、用語「多価カチオン」は、２又は３以上の価数を有するカチオンを指す。いくつかの実施形態では、上記多価カチオンは、カルシウム及びマグネシウムイオンの混合物を含む。カルシウム及びマグネシウムイオンは、約１：１０〜約１０：１、約１：５〜約５：１、約１：３〜約３：１、約１：２〜約２：１、又は約１：１のカルシウムイオン：マグネシウムイオンの比で、上記樹脂材料に充填されうる。いくつかの実施形態では、上記混合物は、２：１のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む。
【００４１】
他の態様では、上記水処理組成物は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含み、上記樹脂材料は、複数のカチオンで充填されている。上記カチオンは、周期表の列１ａ，２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択されうる。いくつかの実施形態では、上記カチオンは、カルシウムを含まない。いくつかの実施形態では、上記カチオンは、水素イオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、亜鉛イオン、チタンイオン、及びそれらの混合物から成る群から選択される。本発明において用いるための樹脂は、１つ又は１つ超のこれらのカチオンを含むことができ、又は除外することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、酸カチオン交換樹脂を含む。上記酸カチオン交換樹脂は、弱酸カチオン交換樹脂、強酸カチオン交換樹脂、及びそれらの組み合わせを含むことができる。本発明において用いるために好適な、弱酸カチオン交換樹脂には、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、樹脂ポリマーは、添加された、追加のコポリマーを有する。上記コポリマーには、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
市販の弱酸カチオン交換樹脂を利用することができ、そしてそれらには、下記が含まれるが、これらに限定されるものではない：Ｐｕｒｏｌｉｔｅから入手できるＣ−１０７；Ｄｏｗから入手できるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＣ ７６；Ｌａｎｘｅｓｓから入手できるＬｅｗａｔｉｔ ＣＮＰ ８０ ＷＳ；及びＤｏｗから入手できるＭＡＣ−３。
【００４４】
特定の理論に結びつけられることを望まないが、いくつかの実施形態では、上記樹脂材料が、水源に、実質的に低分子量のポリマー材料を供給すると考えられる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリアクリレート材料を、水源に供給するアクリル酸ポリマーである。他の実施形態では、上記樹脂材料は、約２０，０００未満の比較的低分子量を有するポリアクリレート材料を、水源に供給する。
【００４５】
上記樹脂材料は、ビーズ、ロッド、ディスク、又は１つ超の形状の組み合わせを含む、任意の形状及びサイズで供給されうる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記樹脂の粒径が、上記樹脂材料が水硬度を制御する能力に影響を与えうると考えられる。例えば、いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、約０．５ｍｍ〜約１．６ｍｍの粒径を有することができる。他の実施形態では、上記樹脂材料は、５．０ｍｍの粒径を有することができる。上記樹脂材料はまた、複数の粒径の混合物、すなわち、大粒子及び小粒子の混合物を含むことができる。
【００４６】
水硬度を制御するための、上記樹脂材料の能力に影響を有すると考えられる他の要因には、粒径分布、架橋の量、及び用いられるポリマーが含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料が水の硬度を制御する能力は、狭い粒度分布、例えば、１．２以下の均等係数（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、又は広い（ガウス）粒径分布、例えば、１．５〜１．９の均等係数が存在するか否かにより影響を受ける。
【００４７】
さらに、上記樹脂材料の選択性が改良され、あるイオンから、他のイオンへの親和性を有するように樹脂を調整することができると考えられる。例えば、上記樹脂に含まれる、架橋の量及びポリマーの種類は、樹脂の選択性に影響を与えると考えられる。特定のイオンから、他のイオンへの選択的な親和性は、一定のイオン（例えば、銅）に関する高い親和性が、上記樹脂そのものに対してダメージ（例えば、汚染又は毒）与えうる状況において、有益であることができる。上記樹脂材料は、種々のメカニズム、例えば、イオン又は静電気力（それらに限定されるものではない）により、カチオンを結合することができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、アクリル酸ポリマー樹脂材料は、ポリビニル芳香族組成物を用いて架橋される。本発明において用いるために好適なポリビニル芳香族組成物には、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物が含まれる。いくつかの実施形態では、架橋されたアクリル酸ポリマーは、約０．５％〜約２５％、架橋されている。他の実施形態では、上記アクリル酸ポリマーは、約８％未満、約４％未満、又は約２％未満、架橋されている。
【００４９】
いくつかの実施形態では、上記樹脂は、活性位置に結合されたＨ+イオンを有する、弱酸カチオン交換樹脂を含む。次いで、上記樹脂を、消耗させる、すなわち、種々の方法、例えば、水源を多価カチオンに通すことにより、複数の多価カチオンを充填させる。いくつかの実施形態では、複数の多価カチオンは、上記水源に存在する、カルシウム及びマグネシウムを含むが、それらに限定されるものではない。特定の理論に結びつけられることを望まないが、水を、上記樹脂上に通すと、水中のカルシウムイオン及びマグネシウムイオンが、上記樹脂と結合し、それにより、それらを中和すると考えられる。この時点で、上記樹脂は消耗する、というのは、上記樹脂は、もはや、水源とイオンを交換することができないからである。
【００５０】
本発明において用いるための水処理装置の例を、図１に示す。水処理装置の概略図が、符号１０により示されている。上記装置は、下記を含む：水源を、処理リザーバ１４に供給するための注入口１２；水処理組成物１６を含む、処理リザーバ１４；処理された水を、上記処理リザーバから供給するための放出口１８；及び処理された水搬送ライン２０。いくつかの実施形態では、上記処理された水搬送ライン２０は、水を、選択された洗浄システムに供給する。他の実施形態では、処理された水搬送ライン２０は、水を、追加の水処理装置に供給する。いくつかの実施形態では、放出口と、処理された水搬送ラインとの間に、フィルターがない。フォロー制御デバイス２２、例えば、バルブ２４を、処理された水搬送ライン２０内に供給し、処理された水が、選択された最終用途デバイス、例えば、洗浄システム、又は別の水処理デバイス、例えば、炭素フィルター、逆浸透フィルターに流れることを制御することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、上記水処理組成物は、処理リザーバ内に含まれうる。水処理組成物を保持することができるリザーバを、処理リザーバとして用いることができる。上記リザーバは、例えば、槽、カートリッジ、種々の物理的な形状若しくはサイズのフィルター床、又はカラムであることができる。他の実施形態では、上記処理リザーバは、上記水処理組成物を含む、メッシュバッグを含むことができる。さらに他の実施形態では、上記樹脂材料を、固形基材に結合させるか、又は付着させることができる。上記基材は、流動（ｆｌｏｗ−ｔｈｒｏｕｇｈ）フィルター型パッド、又は紙を含むことができるが、それらに限定されるものではない。上記基材はまた、流動化されうる微粒子であることができる。
【００５２】
上記処理リザーバは、処理リザーバに水を供給するための注入口と、所望の最終用途位置、例えば、洗浄デバイス、別の水処理デバイスに処理された水を供給するための放出口とを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記注入口は、リザーバの底に配置され、そして上記放出口は、リザーバの最上部に配置される。これにより、水が、上記処理リザーバ内に含まれる水処理組成物を介して上方に流れることができる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、水処理組成物の攪拌された床を含む。上記組成物を攪拌するための方法は、例えば、流動化、機械的撹拌、空気噴霧、排出流（ｅｄｕｃｔｏｒ ｆｌｏｗ）、バッフル、流動遮蔽物（ｆｌｏｗ ｏｂｓｔｒｕｃｔｏｒ）、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせによる、カラムを介した水の流れを含む。上記処理リザーバは、さらに流動化された床を可能とするために、底に含まれる組成物の上部に、ヘッドスペースをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、上記樹脂材料は、樹脂材料の流動化及び／又は攪拌を最大化するために、水の密度よりもわずかに高い密度を有する。
【００５４】
いくつかの実施形態では、上記注入口は、加圧されたスプレーノズル又は排出ノズルをさらに含むことができる。上記スプレーノズルは、上記水を、高い圧力で、上記処理リザーバに供給することができる。この高い、加圧された力により、水処理組成物の攪拌が増えることができ、そして排出ノズルを介して、樹脂を循環させることができる。いくつかの実施形態では、上記スプレーノズルは、約５フィート／分〜約２００フィート／分の速度で、上記処理リザーバに水を供給する。
【００５５】
本発明の水処理装置は、一般的なイオン交換硬水軟化剤と比較して、速い水速度を取り扱うように設計される。例えば、一般的なイオン交換デバイスは、約０．３〜約３．０フィート／分の水速度の流速用に設計される。この流速は、イオン交換工程が生ずるために、イオンが、水から樹脂の表面に拡散するための時間を考慮に入れるために重要である。特定の理論に結びつけられることを望まないが、本発明の水処理装置は、イオン交換機構により作動しないので、上記装置を介して、流速を早めることができると考えられる。すなわち、例示的な本発明の装置を用いると、イオン交換のために十分な時間が必要ない。例えば、いくつかの実施形態では、本発明の装置は、約５〜約２００フィート／分、約２０〜約１７５フィート／分、又は約５０〜約１５０フィート／分の速度により流れることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、移動式の、交換可能なカートリッジを含む。本発明の装置は、水硬度を制御することができるが、一般的な水処理デバイス、例えば、イオン交換デバイスと比較して、処理リザーバ内の、少ない量の水処理組成物を要求する。例えば、いくつかの実施形態では、上記処理リザーバの上記組成物の床深さは、約２フィート未満、又は約１．５フィート未満である。イオン交換水軟化用途に用いられる一般的な弱酸樹脂は、約２〜約２０ガロン／分の水処理速度に関して、２．６フィートの床深さに設計される。
【００５７】
本発明の装置は、１つ又は２つ以上の処理リザーバを含むことができる。例えば、同一又は異なる水処理組成物を含む、２、３又は４つの処理リザーバを用いることができる。１つ又は２つ以上の処理リザーバは、任意の配列で供給されることができ、例えば、それらは、直列に、又は並列に供給されることができる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、処理リザーバ全体が、交換可能且つ置換可能であることができる。他の実施形態では、上記処理リザーバは、上記処理リザーバに含まれる水処理組成物が交換可能且つ置換可能であるように構成されうる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバは、取り外し可能な、移動式の、置換可能な、水処理組成物を含むカートリッジを含む。
【００５９】
いくつかの実施形態では、追加の機能性材料は、上記処理リザーバ内に含まれうる。上記追加の機能性材料は、上記処理リザーバ内に含まれることができ、又はそれらは、外部供給源、例えば、追加の機能性材料注入口から、上記処理リザーバに供給されうる。上記追加の機能性材料は、処理すべき水源が処理装置に入る前に、上記水源に直接添加されうる。あるいは、上記水源をリザーバに通す前に、追加の材料を添加することができる。
【００６０】
本発明の装置とともに用いるために好適な、追加の機能性材料は、上記水処理組成物、処理すべき水源、又はそれらの任意の組み合わせに有益な特性を与える、任意の材料を含む。例えば、触媒の「接合」、すなわち、触媒が水源と接触した際に、粒子の凝集を予防することを助力する機能性材料を、添加することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、追加の機能性材料として、酸化剤が含まれる。本発明の装置及び方法とともに用いるための酸化剤には、ハロゲン及びハロゲン元素が豊富な物質が含まれるが、これらに限定されるものではない。本発明の装置及び方法とともに用いるための例示的な酸化剤には、酸素、オゾン、塩素供給源、例えば、次亜塩素酸塩、フッ素、ヨウ素、臭素、種々の過酸化物、例えば、過酸化水素、硝酸及び一酸化窒素が含まれるが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、上記水源が処理装置に進入する前、又は実質的に同時に、ガス状酸化剤が、上記水源に供給される。例えば、空気ポンプ又はアスピレーターを経由して、上記装置の前に、酸素含有エアーを、水源に注入することができる。
【００６２】
［使用の方法］
いくつかの態様では、本発明は、水硬度を制御する、そして／又は水垢の形成を減少させる方法を提供する。上記方法は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、上記水処理組成物が、処理リザーバ内に含まれる。他の実施形態では、上記水処理組成物に、複数の多価カチオンを充填させる。
【００６３】
上記接触させるステップには、水源を、水処理組成物上、又はその中を通すことが含まれうるが、それに限定されるものではない。上記水処理組成物は、本発明の装置の処理リザーバ、例えば、カラム、カートリッジ、メッシュバッグ又は槽に含まれうる。接触時間は、種々の要因、例えば、水源のｐＨ、水源の硬度、及び水源の温度によって決まる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、上記方法は、組成物を接触させるステップの前に、水源を加熱することを含む。水源を加熱する任意の手段を、本発明の方法及び装置とともに用いることができる。いくつかの実施形態では、上記水を、約３０℃〜約９０℃の温度に加熱する。
【００６５】
他の実施形態では、本発明の方法は、水源のｐＨを上げるステップを含むことができる。水源のｐＨを上げるステップは、水処理組成物を接触させるステップの前、上記組成物を接触させるステップの際、又は上記組成物を接触させるステップの前且つその際の両方に実施することができる。例えば、水処理組成物を接触させるステップの前に、水源のｐＨを上げるために、カルサイト源を、上記水源に添加することができる。接触させるステップの際、水源のｐＨを上げるために、カルサイト源を、上記処理リザーバに添加することができる。水源のｐＨを、例えば、約８〜約１０のｐＨに上げることができる。
【００６６】
本発明の方法、装置及び組成物を、種々の目的のために用いることができる。例えば、本発明の水処理方法を用いるための装置を、家庭又はビジネスの主要な水に接続することができる。上記装置は、温水ヒータの前、又は温水ヒータの後のラインに用いることができる。従って、本発明の装置を用いて、暖かい、冷たい、そして室温の水源において、水硬度を制御し、そして／又は水垢の形成を減少させることができる。
【００６７】
上記水が一度処理されると、処理された水を、上記装置の、処理された水搬送ラインから、自動洗浄機に供給することができる。上記装置は、洗浄機に対して種々の位置に配置することができる。例えば、上記装置を、洗浄機の原材料ラインから上流に、又は洗浄機内にあることができる。本発明の装置及び方法とともに用いるために好適な、例示的な自動洗浄機には、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機が含まれるが、これらに限定されるものではない。あるいは、処理された水を、手動の洗浄システムにおいて用いることができる。本発明の方法に従って処理された水の使用の利益を受けるであろう、任意の自動洗浄機又は手動の洗浄工程を用いることができる。
【００６８】
本発明の水処理方法及び装置を、種々の産業及び家庭用途に用いることができる。上記水処理方法及び装置を、居住環境又は商業上の環境、例えば、レストラン、ホテル、病院に用いることができる。例えば、本発明の水処理方法、システム、又は装置は、下記に用いることができる：製品洗浄用途、例えば、食器及び調理具及び他の硬質表面、例えば、シャワー、シンク、便器、バスタブ、カウンター、窓、ミラー、及び床の洗浄；洗濯用途、例えば、前処理、洗浄、酸処理、軟化、及び／又はすすぎ段階における、自動繊維洗浄機内で用いられる水の処理；乗物ケア用途、例えば、乗物を、事前すすぎ、例えば、アルカリ性予浸、洗浄、研磨、及びすすぎのために用いられる水の処理；産業用途、例えば、タワー、ボイラー、熱交換機を含む産業用機器；食品サービス用途、例えば、コーヒーメーカー及び紅茶製造器、エスプレッソマシーン、製氷機、パスタ調理器、温水器、ブースターヒーター、スチーマー及び／又はプルーファー（ｐｒｏｏｆｅｒ）；ヘルスケア機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）ケア用途、例えば、外科機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）の浸漬、清浄、及び／又はすすぎ、オートクレーブ滅菌器に対する給水の処理；及び種々の用途、例えば、加湿器、温水浴槽、及びスイミングプール。いくつかの実施形態では、本発明の装置を用いて、製氷機に供給される水を処理することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、本発明の水処理方法及びシステムを、使用のポイントで適用することができる。すなわち、本発明の水処理組成物、方法、システム又は装置を、適用の上流の水源、例えば、洗浄システムに適用することができる。いくつかの実施形態では、上記水処理を、水源の所望の最終用途の前に、即適用する。例えば、本発明の装置は、家族用又はレストラン用アプライアンス、例えば、コーヒーメーカー、エスプレッソマシーン、製氷機に接続されているウォーターラインに用いることができる。本発明の方法を用いる装置を、洗浄システム内に配置することができる。
【００７０】
本発明の装置はまた、水源を用いるアプライアンス、例えば、自動又は手動洗浄システムに組み込まれた水処理システム、コーヒーメーカー、製氷機、スチームテーブル、ブースターヒーター、食料品店の噴霧器、加湿器、又は処理された水の利益を受けうる他の任意のシステムの一部として含まれる。本発明の装置は、本発明の装置の処理の利益を受けるであろう水源を提供することができる、任意のアプライアンス又はデバイスとともに用いられうる。例えば、上記装置を、ホース、例えば、ガーデンホース、又は電解セルに供給される処理水とともに用いることができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、処理リザーバを含む本発明の装置を、種々の方式で、洗浄機をともに用いることができる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバが、洗浄剤分注デバイスに接続されることができる。上記処理リザーバを用いて、洗浄機の洗浄システム及び／又はすすぎシステムに、処理された水を供給することができる。いくつかの実施形態では、上記処理リザーバを用いて、処理された水及び洗浄剤の混合物を、洗浄システムに供給することができる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、処理された水を、洗浄性組成物と組み合わせることができ、そして当該組み合わせを、使用溶液として、洗浄機に供給する。処理された水源の使用は、非処理の水源の使用と比較して、下流の清浄工程に、多くの優位性を有する。例えば、本発明の方法に従って処理された水源の使用は、一般的な洗浄剤の効力を高める。石けん及び洗浄剤が結合した硬度イオンが、水垢又は浮きカスを形成することが知られている。さらに、硬度イオンは、石けん及び洗浄剤と形成する石けんの泡の量を制限する。特定の理論に結びつけられることを望まないが、これらの硬度イオンの量を減少させることにより、これらの有害な副作用が減少することができると考えられる。
【００７３】
さらに、処理された水源の使用はまた、特定の環境にやさしい洗浄性組成物、例えば、ビルダー、キレート剤若しくは金属イオン封鎖剤、又はリンを含まない若しくは実質的に含まないものを可能とする。
【００７４】
任意の洗浄性組成物を、本発明に従って処理された水とともに用いることができる。例えば、清浄組成物、すすぎ剤組成物又は乾燥剤組成物を、処理された水と混合して、使用溶液を生成することができる。次いで、清浄及び／又はすすぐべき製品を、上記使用溶液と接触させる。例示的な洗浄剤組成物には、製品洗浄用洗浄剤組成物、洗濯洗浄剤組成物、ＣＩＰ洗浄剤組成物、環境用清浄組成物、硬質表面用清浄組成物（例えば、カウンター又は床の上に使用するためのもの）、自動車洗浄組成物、及びガラス清浄組成物が含まれる。例示的なすすぎ剤組成物には、表面、例えば、ガラスの縞又は膜を減少させるために用いられる組成物が含まれる。例示的な乾燥剤組成物には、脱水組成物が含まれる。乗物洗浄産業では、脱水ステップを含むことが望ましい場合が多く、そこでは、シーティング（ｓｈｅｅｔｉｎｇ）又はビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）薬剤が、乗物外面に適用される。
【００７５】
いくつかの実施形態では、本発明の方法とともに用いるための洗浄性組成物は、キレート剤、ビルダー、金属イオン封鎖剤、及び／又はしきい値剤、例えば、アミノカルボン酸、縮合リン酸塩、ホスホン酸塩、ポリアクリレート等を実質的に含まない洗浄剤を含む。特定の理論に結びつけられることを望まないが、本発明の方法及び装置は、洗浄剤とともに用いた場合に、上記水源の硬度イオンの影響を減少させることができるので、硬度イオンを取り扱うために、洗浄剤組成物中のキレート剤、ビルダー、金属イオン封鎖剤又はしきい値剤を含む必要を実質的に減少させるか、又は排除する。
【００７６】
いくつかの実施形態では、上記洗浄性組成物は、他の添加剤、例えば、一般的な添加剤、例えば、漂白剤、硬化剤又は溶解性調整剤、消泡剤、再付着防止剤、しきい値剤、安定化剤、分散剤、酵素、界面活性剤、美観強化剤（すなわち、色素、香料）等を含むことができる。アジュバント及び他の添加剤材料は、製造すべき組成物の種類に従って変わる。これらの添加剤は所望によるものであり、そして清浄組成物に含まれる必要はないことが理解されるべきである。それらが含まれる場合には、それらは、特定の種類の成分の効果を提供する量で含まれることができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、本発明の装置及び方法を用いて、水を処理し、次いで、別の水処理デバイスに供給することができる。すなわち、いくつかの実施形態では、本発明の装置を、水処理デバイスの上流に配置する。例示的な水処理デバイスには、逆浸透水処理デバイス、熱交換水処理デバイス、炭素フィルター、及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
いくつかの態様では、本発明はまた、本発明の水処理デバイスを製造するための方法を提供する。上記方法は、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、処理リザーバに充填することを含む。上記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む。上記方法は、上記樹脂材料を消耗させることをさらに含む。樹脂材料を消耗させるステップは、上記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填させることを含むことができる。
【００７９】
他の態様では、本発明は、水垢の形成を減少させる方法を提供する。上記方法は、製品が処理された水源と接触した場合に水垢の形成が減少するように、効果的な量の、実質的に水不溶性の樹脂材料を水源に供給することを含む。いくつかの実施形態では、効果的な量の、実質的に水不溶性の樹脂は、約１０〜約４０００、約１０〜約２０００、約１０〜約１０００、又は約１０〜約６００ｐｐｂの上記材料を含む。いくつかの実施形態では、上記効果的な量は、非増粘量である。それは、洗浄剤使用溶液内に供給された場合に、洗浄剤使用溶液を実質的に増粘しない量である。
【００８０】
他の態様では、本発明は、効果的な量の水溶性ポリマー材料を供給することを含む、水垢の形成を減少させるための方法を提供する。いくつかの実施形態では、上記ポリマー材料は、水処理組成物、例えば、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られる。他の実施形態では、上記ポリマー材料は、ポリアクリレート材料を含む。いくつかの実施形態では、上記ポリアクリレート材料は、実質的に低分子量のポリアクリレート材料を含む（上記水源に対して）。いくつかの実施形態では、効果的な量の上記水溶性低分子量ポリマー材料は、約１０〜約４０００、約１０〜約２０００、約１０〜約１０００、又は約１０〜約６００ｐｐｂの上記材料を含む。他の実施形態では、上記効果的な量は、非増粘量である。それは、洗浄剤使用溶液内に供給された場合に、洗浄剤使用溶液を実質的に増粘しない量である。
【実施例】
【００８１】
本発明を、具体的な説明のみを目的とする下記例において詳細に説明する。特に断りのない限り、下記例において報告される、全ての部、パーセンテージ、及び比率は、質量基準であり、そして実施例で用いられる全ての試薬は、以下に記載される化学物質供給業者から購入できるか、若しくは入手でき、又は一般的な技法により合成することができる。
【００８２】
［例１］
３種の、１ポンドの樹脂試料を、それらに、Ｈ+、Ｃａ++、及びＭｇ++を充填させることにより調製した。マグネシウムを充填させた試料を、次の手順で調製した。Ｌａｎｘｅｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙから購入した弱酸カチオン樹脂、Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ８５２８を、５００グラムのＮａＯＨビーズ及び２５００ｍＬの軟水に、２４時間浸漬した。ｐＨは、約１２〜１３であった。浸漬後、次いで、上記樹脂を、すすぎ水のｐＨが１１未満となるまで，軟水で３回、完全に洗浄した。上記樹脂を、４日間、７００グラムのＭｇＣｌ2−６Ｈ2Ｏ組成物を有する、２５００ｍＬの軟水に浸漬した。上記樹脂を、軟水で３回、完全にすすいだ。すすぎ水の最終ｐＨは、約７．５〜８．５であった。
【００８３】
Ｃａ++を上記樹脂に充填するため、上記樹脂を、ＣａＣｌ2組成物に浸漬した以外は、Ｍｇ++樹脂に関して記載されるのと同一の手順を用いた。上記樹脂のＨ+形態は、上記樹脂そのものであり、そこに充填されたカチオンを有しない。
【００８４】
次いで、水を、各樹脂試料で処理し、そして製品洗浄機内の水垢の傾向に関して比較した。そのようにして、食器洗い機への給水を、３つに分離しているが、等価の試験において、Ｈ+弱酸カチオン樹脂、Ｃａ++弱酸カチオン樹脂、又はＭｇ++弱酸カチオン樹脂で処理した。最初に、各樹脂試料を、流水リザーバに通して、硬水（１７ｇｐｇ）に通し、消耗させることにより、前調製した。約１０００ガロンの水を流した後、上記樹脂／リザーバシステムを、食器洗い機に接続し、そしてガラス器具上の水垢の傾向に関して評価した。この対照試験の結果を、図２Ａに示す。この皿洗い機（ｄｉｓｈｍａｃｈｉｎｅ）／ガラス器具水垢試験の後、硬水を流水リザーバに通し、追加の４０００ガロンを消耗させることにより、上記樹脂試料をさらに調製し、それにより、各樹脂は、総計約５０００ガロンの水を処理した。上記水の水硬度を測定することにより、この時点において、上記樹脂の容量を確認した、すなわち、処理後の水中のカルシウム及びマグネシウム量は、処理前と同一であった。
【００８５】
次いで、第２の皿洗い機／ガラス器具水垢試験を、洗浄剤無しでさらに実施し、そしてそれらの結果を、図２Ｂに示した。
【００８６】
対照のガラス（図示せず）は、顕著な水垢を有していた。図２Ａ及び２Ｂのそれぞれにおける、左から最初の２つのガラスは、Ｈ+が結合した樹脂で処理された。それぞれの図において、左から３番目及び４番目のガラスは、Ｃａ2+が結合した樹脂で処理され、そしてそれぞれの図において、左から５番目及び６番目のガラスは、Ｍｇ2+が結合した樹脂で処理された。図２Ａに示されるように、Ｈ+樹脂及びＭｇ2+樹脂は、あらかじめ１０００ガロンの水を処理した樹脂を用いた試験において、水垢は認識できなかった。２つのＣａ2+樹脂は、水垢を明らかに認識することができた。上記樹脂システムのそれぞれが、５０００ガロンの水をあらかじめ処理した図２Ｂを参照すると、Ｈ+樹脂は、ガラス器具にわずかな水垢を生じた。Ｃａ2+樹脂は、わずかに多い水垢を示し、そしてＭｇ2+樹脂は、ほとんど又は全く認識できる水垢を示さなかった。
【００８７】
［例２］
１７グレーン（ｇｒａｉｎ）の水硬度を有する水を、２ポンドの、Ｗａｔｔｓから市販されるＷａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａで、約５ガロン／分の速度で処理した。さらに、１７グレーンの水硬度を有する水を、同一の条件において、本発明に従うマグネシウムを充填した弱酸樹脂で処理した。８００ｐｐｍの炭酸ナトリウムを含むアルカリ源を、これらの水試料のそれぞれ、並びに非処理の水の対照試料に添加した。結果を、図３に示す。この図に示されるように、対照及びＷａｔｔｓの処理された水の両方が、水硬度の沈殿を示した。本発明に従って処理された水（最も右側のビーカーとして示される）は、沈殿の兆候を示さなかった。
【００８８】
［例３］
種々の市販の水処理材料を用いた、石灰水垢形成制御を測定するための試験を実施した。２つの別個の試験を実施した。第１の試験は、１００サイクルの食器洗い機試験であった。ドア型の皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いた。選択された試験装置を、食器洗い機への注入水に接続し、装置に関するすすぎ水の全てを処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機内部に置いた。上記装置を、１００サイクルに関して、通常通り運転した。この試験では、上記処理装置以外の、化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤は用いなかった。１００サイクルが完了した後、上記ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。写真及びライトボックスの評点を、種々の水処理試験に関して比較した。ライトボックス評点が、１０，０００異なることは、顕著であるとみなされる。
【００８９】
この１００サイクル試験の間、次の媒体を試験した：Ｄｏｗから市販されるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＣ ７６；Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｗａｔｔｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａ；及びＣＷＧ ＵＳＡから市販される、Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ ＳＰ３。結果を、図４Ａ及び４Ｂに示す。
【００９０】
これらの図に示されるように、ＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ樹脂を用いて、相対的に良好な結果、すなわち、少ない水垢が達成された。図４Ｂに示されるように、Ｗａｔｔｓ及びＦｉｌｔｅｒｓｏｒｂ材料を用いて、乏しい結果が達成された。
別の試験を実施し、清浄性化学物質が存在する適用において、石灰水垢制御を評価した。この試験は、上述の１００サイクル試験と同様の手順で実施されたが、８５０ｐｐｍの炭酸ナトリウムを、皿洗い機の洗浄槽に添加した。このアルカリの水準を、試験全体を通して維持した。また、試験は、１０サイクルのみ実施した。
【００９１】
この試験の結果を、図５に示す。この図に示すように、ＯｎｅＦｌｏｗ Ｍｅｄｉａ及びＳＰ−３ Ｍｅｄｉａと比較して、消耗させたＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ樹脂を用いて、良好な結果が得られた。
【００９２】
［例４］
アルカリ性条件下で、硬水における水垢を予防するための薬物の能力を測定するための実験を行った。１７グレーンの硬水を、用いられた、Ｍｇ+を充填した樹脂（例１において上述した樹脂）から取り出した薬物０．４ｍｇと混合することにより、試験薬物を生成した。特定の理論に結びつけられることを望まないが、上記樹脂から取り出された薬物は、少なくとも部分的に、ポリアクリレート材料を含む有機材料を含んでいたと考えられる。この例の目的のために、手動で取り出した、すなわち、上記樹脂表面から抜き取ったが、実際には、この材料は、水を、上記樹脂の上、又は中を通すことにより、上記樹脂から取り出されるであろうと考えられる。
【００９３】
取り出された０．４ｍｇは、この材料の８００ｐｐｂに等しかった。０．１グラムの濃い灰分（２００ｐｐｍ灰分）を、この溶液に添加した。上記溶液を攪拌し、そして水垢の形成、例えば、溶液の曇り度に関して観察した。上記試験溶液を、当該試験溶液と同等料の灰分と、１７グレーンの硬水とを含む対照溶液と比較した。上記溶液を、２分及び５分において観察した。２分時点で、上記試験溶液は、澄んだままであったが、対照溶液は、濁った、白い外観を有していた。５分時点で、上記試験溶液は、当初観察されたよりも、わずかに曇ったが、高い曇り度を有する対照溶液よりも、顕著に澄んでいた。
【００９４】
［例５］
ブースターヒーターに関するユースポイント処理として、水処理装置の影響を評価するための試験を行った。この試験では、２つのブースターヒーターを、同時に作動させた。１つのブースターヒーターは、水１ガロンあたり、１７グレーンを用いた。第２のブースターヒーターは、上記水処理装置で前処理された水１ガロン当たり、１７グレーンを用いた。両方のブースターヒーターを、５日間連続して作動させた。それらは、３時間の「オン」、続いて３時間の休止時間のパターンで繰り返すようにプログラムされた。３時間の「オン」の際、１分間、５ガロン／分において、水を、ブースターヒーターに通し、１分間の流れなしが続いた。この「オン」時間の際、ブースターヒーターを、水を１８５°Ｆの温度に加熱するようにセットした。
【００９５】
結果を、図６に示す。この図に示されるように、処理された水を用いたブースターヒーターは、対照のブースターヒーターよりも水垢が顕著に少なかった。電熱線上の水垢の量、及び水垢の厚さは、対照と比較して、処理された水を用いると、実質的に減少した。
【００９６】
［例６］
逆浸透膜とともに用いた場合の、本発明の実施形態に従う装置で処理された水の効果を評価するための試験を実施した。５ガロンのバケットを、水１ガロン当たり、処理された又は非処理の１７グレーンのいずれかで満たした。処理された水は、消耗したイオン交換樹脂材料を含む、２０．７５ポンドのカートリッジを通した水であった。イオン交換材料を、そこを通した水１ガロン当たり、約３，７００ガロンの１７グレーンを有することにより消耗させた。上記水を処理するために用いられた２つのカートリッジは、直列に配置された。非処理の水は、水１ガロン当たり、まさに１７グレーンであった。
【００９７】
処理済及び非処理の水を、Ｄｏｗから市販される、ＢＷ３０膜を含む逆浸透システムを通して循環させた。試験された膜は、０．５フィート×０．５フィートの表面積を有していた。処理された及び非処理の水を、４００ＰＳＩの一定の圧力において、上記膜システムを通過させた。上記水の温度を、７０°Ｆ〜７６°Ｆに維持した。試料を、１日に４〜５回採取し、そして総溶解固体（ＴＤＳ，ｔｏｔａｌ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｓｏｌｉｄ）濃度に関して試験した。透過水流をまた評価した。
【００９８】
この試験の結果を、図７（濃縮ＴＤＳ対総時間）及び図８（透過水対総時間の散布図）に示す。定義により、濃縮水は、水及び膜により退けられた固体、すなわち、上記膜を透過しなかった材料である。膜が詰まるか又はふさがれると、ＴＤＳの濃縮物は減少したが、上記膜が、膜が詰まる前と同量の水を透過させなかったからである。以下に記載されるように、ＴＤＳの濃縮物が減少すると同時に、透過水が膜を通る透過水流がまた、以下に説明される付着物と共に減少した。
【００９９】
この実験では、非処理の水にさらされた膜の付着物が、ＴＤＳの濃縮物における減少により示されるように、それが激しくふさがれる場所に進んだ。硬水の水垢からの付着物は、硬水において膜を用いる場合の公知の課題である。非処理の水にさらされた膜の化学分析により、非処理の膜は、炭酸カルシウム水垢で詰まったことが確認された。
【０１００】
図７に示されるように、濃縮水内のＴＤＳの量は、非処理の水と共に、長期にわたり減少し、そして処理された水と比較的一定のままであった。すなわち、処理された硬水にさらされた膜は、２８時間の実験の間、ＴＤＳの減少を示さなかったが、処理された水は、水垢から膜を保護することを示した。
【０１０１】
図８に示すように、透過水流速は、処理された水と比較して、非処理の水を用いると、速い速度で減少する。これは、非処理の水と比較して、処理された水を用いると、炭酸カルシウム及び他の不溶性塩が、膜上にゆっくりと析出するためと考えられる。この水硬度水垢沈殿が形成し、そして膜を介した水の流れ（透過水流）を徐々に制限する。図８に示されるように、膜を通して循環させた非処理の水を有する膜上の水垢の付着は、この試験において非常に深刻であり、透過水流が、当初の流速の約半分に減少した。
【０１０２】
まとめると、本発明の実施形態に従う装置を用いて処理された水を用いることにより、逆浸透システムを通して循環させた場合に、水垢が減少することが見出された。
【０１０３】
［例７］
従来の水処理媒体と比較して、本発明の実施形態に従う装置を透過させた場合に、水のｐＨ及び溶解した固形分の総量を評価するための試験を実施した。次の樹脂／媒体を試験した：Ｒｅｓｉｎ Ａは、Ｌａｎｘｅｓｓから市販されるＬａｎｘｅｓｓ Ｓ−８５２８樹脂であり、４ガロン／分の流速で、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のオン、２７秒のオフの５，０００サイクルに関してあらかじめ用いられることにより消耗させた；Ｍｅｄｉａ Ｂは、Ｗａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されるＷａｔｔｓ Ｍｅｄｉａであり、わずかに用いられた；そしてＭｅｄｉａ Ｃは、Ｗａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されるＷａｔｔｓ Ｍｅｄｉａであり、未使用である。比較用の樹脂又は媒体を用いた対照がまた、試験された。
【０１０４】
１７ｇｐｇの水を、１０秒間のオン、及び２分のオフにおいて、試験樹脂／媒体を通して循環させた。オンサイクルの間、上記水を、１ガロン／分の速度で、上記試験樹脂／媒体を通過させた。試料を、各試験樹脂／媒体から同時に採取し、そしてｐＨ及びＴＤＳに関して早急に評価した。結果を、図９及び１０に示す。
【０１０５】
図９に示されるように、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水のｐＨは、処理全体を通して、比較的一定のままであり、そして対照のものと密接に調和していた。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨは、当初、非常に低く、次いで、時間と共に高くなった。同様に、図１０に示されるように、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水のｐＨは、比較的一定のままであり、そして処理全体を通して対照と等しかった。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨは、優位に低く、そして概して、使用に伴い、時間と共に高くなった。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣに関して、時間と共に、ＴＤＳ及びｐＨが徐々に高くなることは、用いられたそれらの媒体のためであり、そして使用に伴い、時間と共に、それらの効力を徐々に失うと考えられる。Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣが、ある期間用いられない、すなわち、休憩時間があると、図９及び図１０における最後のデータの点において観察されるように、ｐＨ及びＴＤＳの急降下により回復する。
【０１０６】
また、Ｍｅｄｉａ Ｂ及びＣを用いて処理された水のｐＨ及びＴＤＳの即時の急降下は、この特定の媒体により生じた、水からの炭酸カルシウムの析出の結果であると考えられる。上記水の変化は、カルシウム及び炭酸塩イオンの除去、並びに同時に生じるＣＯ2の水への添加により科学的に説明される。これらの沈殿の副作用は、媒体のメーカーから入手できる文献に記載されている。
【０１０７】
まとめると、本発明の実施形態に従う樹脂、Ｒｅｓｉｎ Ａを用いて処理された水、当該水のｐＨ及びＴＤＳは、対照から実質的に外れないことが見いだされた。これは、Ｒｅｓｉｎ Ａが、水中に硬度の沈殿を生じさせないことを示している。
【０１０８】
［例８］
酸化剤を、水処理装置に添加する影響を評価するための試験を実施した。この試験に関して、酸化剤として塩素を用い、そして２つの濃度、１ｐｐｍ及び１０ｐｐｍで試験した。酸化剤の添加をまた、上記水が上記樹脂により処理される前又は後に添加された場合において評価した。上記試験をまた、上記樹脂の前又は後に、炭素フィルターを炭化する影響に関して評価した。試験された樹脂は、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８であった。上記樹脂を、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用い、９秒のオン、２７秒のオフの５５００回のサイクルに関して前調製した。
【０１０９】
２つの試験を実施し、１つは、性能を評価するため、そして１つは、水の総有機系炭素（ＴＯＣ）を測定するためである。性能試験において、ドア型の皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いた。選択された処理装置を、食器洗い機の水注入口に接続し、装置に関する全ての水を処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機の内部に置いた。上記装置を、１３０サイクル、通常運転した。この試験では、上記処理装置以外の化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤、及び酸化剤、塩素の添加は用いなかった。１３０サイクルが完了した後、ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。また、ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。すなわち、より低い評点は、上記ガラス上に存在する水垢が少ないことに相当する。
【０１１０】
追加の炭素フィルターを用いて又は用いずに、上記水を、上記処理装置に通過させる前又は後のどちらかに添加された１ｐｐｍの塩素を含む試験の結果を、図１１に示す。図１２は、追加の炭素フィルターを用いて又は用いずに、上記水を、上記処理装置に通過させる前又は後のどちらかに添加された１０ｐｐｍの塩素を含む試験の結果を示す。
【０１１１】
これらの図に示されるように、上記水処理装置の前で塩素の濃度を高めることにより、食器洗い機試験における皿洗い機の性能が向上する。上記作用は、より高濃度の塩素（１０ｐｐｍ）においてさらに向上する。
【０１１２】
上記試料のＴＯＣ（ｐｐｍ）をまた、ＧＥ Ｓｉｅｖｅｒｓ ９００研究室用ＴＯＣアナライザーを用いて評価した。結果を、図１３（１ｐｐｍの塩素を添加した）及び図１４（１０ｐｐｍの塩素を添加した）に示す。これらの図に示すように、上記樹脂の前に、塩素濃度を１０ｐｐｍに上げることにより、炭素フィルターの位置にかかわらず、ＴＯＣ濃度が増加する。上記樹脂の前に塩素を添加すると、当該塩素が、上記樹脂と接触し、そして上記樹脂に酸化剤として作用するであろう。図１４に示されるように、上記樹脂の前の１０ｐｐｍの塩素により、上記樹脂の後に１０ｐｐｍの塩素を添加することと比較して、ＴＯＣ濃度が増加する。
【０１１３】
上記水処理装置に対する種々の酸化剤の作用を評価するための別の実験を実施した。この試験において、上記水処理装置に、次の樹脂が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販されるＩＲＣ−７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；及びＤｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３。２，４００サイクルの間、上記樹脂に冷水を通すことにより、樹脂を前調製した。各サイクルは、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフからなった。この振とう試験において、５グラムの湿潤した樹脂を、選択された酸化剤を含む、４０ｇの水溶液に入れ、次いで、手で１０秒間振とうし、次いで、同一の溶液に一晩中水没させた。この試験における酸化剤には、以下が含まれる：１５０ｐｐｍのＣｌＯ、及び１５０ｐｐｍのＨ2Ｏ2。ろ過前に、上記溶液をさらに振とうした。フィルター材料のＴＯＣを評価した。
【０１１４】
この試験の結果を、図１５に示す。図１５に示されるように、いずれかの酸化剤を添加することにより、それぞれのろ過物における、それぞれのＴＯＣの濃度が向上する。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍａｃ−３樹脂は、硬度に架橋された樹脂であるため、非常に低い比ＴＯＣを有すると考えられる。当業界では、ＴＯＣ濃度は、架橋率と逆相関することが知られている。
【０１１５】
振とう試験において、塩素の添加の作用をさらに評価するための別の試験を実施した。この試験において、上記水処理装置に、次の樹脂が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販される、ＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；及びＤｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３。上記樹脂に２，４００サイクルの間、冷水を通すことにより、樹脂を前調製した。この振とう試験において、５グラムの湿潤した樹脂と、４０ｇの水とを、１０分間、自動シェーカー上で、共に振とうした。５ｐｐｍもしくは１０ｐｐｍ塩素のいずれか、又は塩素なし（対照）を、上記水に添加した。１０分後、上記水をろ過し、そしてＴＯＣを測定した。この試験の結果を、図１６に示す。この図に示されるように、塩素の添加により、試験された４種の樹脂のうち３種において、ＴＯＣ濃度は高くならなかった。特定の理論に結びつけられることを望まないが、Ｍａｃ−３樹脂は、さらに硬度に架橋されているので、非常に低いＴＯＣ濃度を有したと考えられる。
【０１１６】
［例９］
消耗した樹脂材料を含む種々の水処理装置を用いて、ガラス上の石灰水垢形成の制御を評価するための試験を実施した。試験される樹脂は、それぞれ、研究用試験機器において、約６，６００サイクルの間、１７グレーンの冷水を通すことにより、あらかじめ消耗させた。各調製サイクルは、４ガロン／分において、１７ｇｐｇの冷水を用いて、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフからなった。試験された樹脂には、下記が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販される、ＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；Ｄｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３；及びＷａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ ＩＩ。
【０１１７】
ドア型皿洗い機（Ｈｏｂａｒｔ ＡＭ−１５）を用いて、試験を実施した。選択された試験装置は、食器洗いへの注入水に接続され、上記装置に関する全ての水を処理した。注入水は、１７グレーンの硬度を有していた。１００回の連続サイクルの間、試験を実施した。各サイクルは、以下から成った：１６０°Ｆで、４５秒の洗浄、１８６°Ｆで、１０秒の洗浄、そして各サイクル間の２０秒の休止又は静止。
【０１１８】
ガラス器具を、ガラス器具ラック内の食器洗い機内部に置いた。上記装置を、１００サイクルに関して、通常通り運転した。この試験では、上記処理装置以外の、化学物質、例えば、洗浄剤、すすぎ助剤は用いなかった。１００サイクルが完了した後、上記ガラス器具を取り出し、そして空気乾燥させた。上記ガラスの写真を撮影した。ライトボックスを用いて、存在する水垢の量に直接相関する、反射率を測定した。
【０１１９】
結果を、図１７に示す。この図に示すように、消耗させたＩＲＣ−７６及びＬａｎｘｅｓｓ材料は、上記皿洗い機内で、ベストであった、すなわち、最小量の水垢を有していた。図１７の最初の４種の樹脂は、それぞれ、消耗するように前調製された、ポリアクリレート弱酸カチオン交換樹脂であった。上記に示すように、この試験における水垢防止性能は、乏しい（Ｍａｃ−３）から、まずまず（Ｃ１０７）、良好（ＩＲＣ−７６及びＳ−８５２８）へ大きく変化した。特定の理論に結びつけられることを望まないが、これらの樹脂の化学的な相違が、性能の相違をもたらしたと考えられる。上記樹脂の架橋率は、Ｍａｃ−３樹脂により例証されるように、その１つの相違点であり、そのかなり低いＴＯＣ濃度（図１５及び１６）により示されるように、比較的高い水準の架橋を有することが想定される。
【０１２０】
［例１０］
２３，０００サイクルにおいて、１７ｇｐｇの冷水を樹脂に通し、続いて、３０，０００サイクルにおいて、１７ｇｐｇの温水を樹脂に通すことにより、種々の樹脂試料を前調製した。試験された樹脂には、下記が含まれる：Ｌａｎｘｅｓｓから市販される、Ｌａｎｘｅｓｓ Ｌｅｗａｔｉｔ Ｓ−８５２８；Ｄｏｗから市販されるＩＲＣ −７６；Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販される、Ｐｕｒｏｌｉｔｅ Ｃ１０７；Ｄｏｗから市販される、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３；及びＷａｔｔｓ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販される、Ｗａｔｔｓ ＯｎｅＦｌｏｗ ＩＩ。各サイクルは、９秒のランタイム、続いて２７秒のオフから成った。３０グラムの湿潤した樹脂を、２５ｇの超純水に入れ、そして一晩中振とうした。次いで、試料をろ過し、そしてゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）に供した。
【０１２１】
試料を、ＴｒｉＳＥＣ検出器配列を備えている、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＧＰＣｍａｘに置いた。５０μＬの各試料を、水系の上記ＧＰＣシステムに注入し、見かけの濃度を決定するために屈折率検出のみを用いた。結果を、図１８Ａに示す。この図に示されるように、クロマトグラフは、ＩＲＣ−７６よりも低濃度の抽出分を示した。
クロマトグラフ上の保持時間は、１０，０００未満の分子量のポリアクリレート標準と一致する。
【０１２２】
この試験では、試験される各ポリマーにおいて、検出器の応答が同様であると仮定すると、Ｄｏｗ社のＭＡＣ−３樹脂から抽出された物質の見かけの濃度は、他の試験された樹脂抽出物よりも適度に低かった。これらの結果は、ＴＯＣ分析（例８で論じられる）と一致し、Ｄｏｗ ＭＡＣ−３は、他の試験された樹脂全てと比較して、最も少ない炭素含有物を有することを示している。ＧＰＣ試験はまた、低分子量炭化水素と対照したものとして、炭素含有物は、低分子量ポリマーとして存在することを示している。
ＦＴＩＲ分析により、上記ポリマーは、ポリアクリレート種である可能性が高いことを確認した。
【０１２３】
まとめると、適用試験と組み合わせて、この検討は、最小濃度のＴＯＣ／ポリマーが、機能のために必要であることを実証した。ＴＯＣ及びＧＰＣ試験により示されるＤｏｗ社のＭＡＣ−３と同様に、抽出物の濃度が低すぎると、適用試験の結果は、例９により示されるように、非常に乏しくなる。
【０１２４】
［他の実施形態］
本発明を、その詳細な説明に関連して説明してきたが、明細書は、本発明の具体的に説明することを目的とし、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲を制限するものではない。他の態様、優位性、及び改良が、次の特許請求の範囲内にある。
【０１２５】
さらに、上述の、全ての特許公報の内容は、参照により、それら全体を、本明細書に援用する。
値及び範囲が、本明細書に規定され、これらの値及び範囲に包含される全ての値及び範囲が、本発明の範囲内に包含されることを意味することが理解される。さらに、これらの範囲内にある全ての値、並びに値の範囲の上限及び下限は、本出願により企図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の処理リザーバに水を供給するための注入口、
（ｂ）複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物、ここで、前記組成物は、前記処理リザーバ内に含まれる、
（ｃ）第１の処理リザーバに流体接続された放出口、ここで、前記放出口は、前記処理リザーバから、処理された水を供給する、
を含む、水源を取り扱うための装置。
【請求項２】
前記樹脂材料が、弱酸カチオン樹脂を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記樹脂材料が、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記弱酸カチオン樹脂が、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記樹脂材料が、カルボキシル基を含む官能基を含む表面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
樹脂ポリマーが、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、添加された追加のコポリマーを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記アクリル酸ポリマーが、ポリビニル芳香族化合物で架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記ポリビニル芳香族化合物が、ポリビニル芳香族化合物、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記樹脂が、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリマー材料を、前記水源に供給する、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、約０．５％〜約２５％、架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、８％未満、架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１２】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記混合物が、２：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記樹脂が、消耗したイオン交換樹脂を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記組成物が、前記水と接触する際に、水の供給源から、水硬度イオンを析出させない、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記組成物が、前記処理リザーバ内で攪拌されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記組成物が、カラムを通る水の流れ、流動化、機械的撹拌、エアースパージャ、排出流、邪魔板、流動障害物、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される方法により攪拌されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記注入口が、前記リザーバの底に配置され、そして前記放出口が、前記リザーバの最上部に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記注入口が、加圧されたスプレーノズルをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記スプレーノズルが、前記水を、前記処理リザーバに、約５フィート／分〜約２００フィート／分の速度で供給する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記処理リザーバ内の前記組成物の床の深さが、１．５フィート未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記処理リザーバが、前記組成物の上にヘッドスペースをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記処理リザーバが、酸化剤をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記酸化剤が、塩素、過酸化水素、酸素、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つの追加の処理リザーバをさらに含み、当該追加の処理リザーバが、下記、
（ａ）注入口、
（ｂ）複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物、及び
（ｃ）放出口、
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの追加の処理リザーバが、第１の処理リザーバと直列で供給されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの追加の処理リザーバが、第１の処理リザーバと並列で供給されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１の処理リザーバが、移動式の、交換可能なカートリッジを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記追加の処理リザーバが、移動式の、交換可能なカートリッジを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
前記放出口に接続されているフィルターがない、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置が、自動洗浄システム内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記自動洗浄機が、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
自動洗浄機の上流に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記自動洗浄機が、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
逆浸透水処理デバイス、熱交換水処理デバイス、炭素フィルター、及びそれらの混合物から成る群から選択される水処理デバイスの上流に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
処理された水を、コーヒーマシーン、エスプレッソマシーン、製氷機、スチームテーブル、ブースターヒーター、食料品店の噴霧器、加湿器、及びそれらの組み合わせから成る群から選択されるデバイスに供給する、請求項１に記載の装置。
【請求項３８】
水を処理する方法であって、
水源を、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物と、前記水を処理するように接触させるステップ、
を含む、前記方法。
【請求項３９】
前記樹脂材料が、弱酸カチオン樹脂を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記樹脂材料が、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記弱酸カチオン樹脂が、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記樹脂材料が、カルボキシル基を含む官能基を含む表面を有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
樹脂ポリマーが、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、添加された追加のコポリマーを有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記アクリル酸ポリマーが、ポリビニル芳香族化合物で架橋されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記ポリビニル芳香族化合物が、ポリビニル芳香族化合物、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、前記水源と接触する際に、前記水源に、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリマー材料を供給する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、約０．５％〜約２５％、架橋されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記混合物が、２：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記樹脂が、消耗したイオン交換樹脂を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記組成物が、前記水と接触する際に、水の供給源から、水硬度イオンを析出させない、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記接触させるステップが、前記水を、前記組成物を含む処理リザーバに通すことを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５４】
前記接触させるステップの際に、前記組成物を攪拌することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５５】
前記組成物を、カラムを通る水の流れ、流動化、機械的撹拌、エアースパージャ、排出流、邪魔板、流動障害物、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される方法により攪拌する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記組成物を接触させるステップの前に、前記水源を加熱することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５７】
前記水を、約３０℃〜約９０℃の温度に加熱する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記組成物を接触させるステップの前、又はその際に、水源のｐＨを上げるステップをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５９】
水源のｐＨを、約８〜約１０のｐＨに上げる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
水源のｐＨを上げるステップが、カルサイト源を、前記水又は装置に添加することを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記接触させるステップの際に、前記組成物が、約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料を、前記水源に供給する、請求項３８に記載の方法。
【請求項６２】
前記接触させるステップの際に、前記組成物が、約１０〜約１０００ｐｐｂの水溶性ポリマー材料を、前記水源に供給する、請求項３８に記載の方法。
【請求項６３】
前記ポリマー材料が、ポリアクリレート材料を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記ポリアクリレート材料が、低分子量ポリアクリレート材料を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
処理された水が、当該処理された水と接触した表面の水垢の形成を減少させる、請求項３８に記載の方法。
【請求項６６】
製品を清浄するために、処理された水源を使用する方法であって、次の各ステップ、
（ａ）水源を処理するステップ、ここで、当該水源を処理するステップは、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させ、処理された水源を生成することを含む、
（ｂ）処理された水及び洗浄剤を用いて、使用溶液を生成するステップ、そして
（ｃ）前記製品を、前記使用溶液に接触させ、前記製品を清浄するステップ、
を含む、前記方法。
【請求項６７】
水性システム内の水垢の形成を減少させる方法であって、
前記水性システムを、複数の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料から本質的に成る組成物と接触させ、前記水性システム内の水垢の形成を減少させるステップ、
を含む方法。
【請求項６８】
水処理デバイスを製造する方法であって、次の各ステップ、
（ａ）実質的に水不溶性の樹脂材料を含む組成物を、処理リザーバに充填するステップ、ここで、前記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む；そして
（ｂ）前記樹脂材料を消耗させるステップ、ここで当該樹脂材料を消耗させるステップは、前記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填することを含む、
を含む方法。
【請求項６９】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記混合物が、１：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
水垢の形成を減少させる方法であって、次のステップ、
（ａ）約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料を、水源に供給し、水垢の形成を減少させるステップ、
を含む方法。
【請求項７３】
水垢の形成を減少させる方法であって、次のステップ、
（ａ）約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られた水溶性ポリマー材料を供給するステップ、
を含む方法。
【請求項７４】
前記ポリマー材料が、ポリアクリレート材料を含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ポリアクリレート材料が、低分子量のポリアクリレート材料を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
実質的に水不溶性の樹脂材料の供給源から本質的になる水処理組成物であって、
前記樹脂材料に、周期表の列１ａ、２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択される複数のカチオンを充填し、ここで、前記カチオンがカルシウムを含まない、
前記水処理組成物。
【請求項７７】
前記カチオンが、水素イオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、亜鉛イオン、チタンイオン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項７６に記載の組成物。
【請求項１】
（ａ）第１の処理リザーバに水を供給するための注入口、
（ｂ）複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物、ここで、前記組成物は、前記処理リザーバ内に含まれる、
（ｃ）第１の処理リザーバに流体接続された放出口、ここで、前記放出口は、前記処理リザーバから、処理された水を供給する、
を含む、水源を取り扱うための装置。
【請求項２】
前記樹脂材料が、弱酸カチオン樹脂を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記樹脂材料が、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記弱酸カチオン樹脂が、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記樹脂材料が、カルボキシル基を含む官能基を含む表面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
樹脂ポリマーが、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、添加された追加のコポリマーを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記アクリル酸ポリマーが、ポリビニル芳香族化合物で架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記ポリビニル芳香族化合物が、ポリビニル芳香族化合物、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記樹脂が、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリマー材料を、前記水源に供給する、請求項４に記載の装置。
【請求項１０】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、約０．５％〜約２５％、架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、８％未満、架橋されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１２】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記混合物が、２：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記樹脂が、消耗したイオン交換樹脂を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記組成物が、前記水と接触する際に、水の供給源から、水硬度イオンを析出させない、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記組成物が、前記処理リザーバ内で攪拌されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記組成物が、カラムを通る水の流れ、流動化、機械的撹拌、エアースパージャ、排出流、邪魔板、流動障害物、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される方法により攪拌されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記注入口が、前記リザーバの底に配置され、そして前記放出口が、前記リザーバの最上部に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記注入口が、加圧されたスプレーノズルをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記スプレーノズルが、前記水を、前記処理リザーバに、約５フィート／分〜約２００フィート／分の速度で供給する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記処理リザーバ内の前記組成物の床の深さが、１．５フィート未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記処理リザーバが、前記組成物の上にヘッドスペースをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記処理リザーバが、酸化剤をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記酸化剤が、塩素、過酸化水素、酸素、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つの追加の処理リザーバをさらに含み、当該追加の処理リザーバが、下記、
（ａ）注入口、
（ｂ）複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物、及び
（ｃ）放出口、
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの追加の処理リザーバが、第１の処理リザーバと直列で供給されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの追加の処理リザーバが、第１の処理リザーバと並列で供給されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１の処理リザーバが、移動式の、交換可能なカートリッジを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記追加の処理リザーバが、移動式の、交換可能なカートリッジを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３１】
前記放出口に接続されているフィルターがない、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置が、自動洗浄システム内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記自動洗浄機が、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
自動洗浄機の上流に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記自動洗浄機が、自動製品洗浄機、乗物洗浄システム、機器洗浄機、定位置清浄システム、食品加工清浄システム、ボトル洗浄機、及び自動洗濯洗浄機から成る群から選択される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
逆浸透水処理デバイス、熱交換水処理デバイス、炭素フィルター、及びそれらの混合物から成る群から選択される水処理デバイスの上流に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
処理された水を、コーヒーマシーン、エスプレッソマシーン、製氷機、スチームテーブル、ブースターヒーター、食料品店の噴霧器、加湿器、及びそれらの組み合わせから成る群から選択されるデバイスに供給する、請求項１に記載の装置。
【請求項３８】
水を処理する方法であって、
水源を、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物と、前記水を処理するように接触させるステップ、
を含む、前記方法。
【請求項３９】
前記樹脂材料が、弱酸カチオン樹脂を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記樹脂材料が、ゲル型樹脂構造物、マクロ多孔質型樹脂構造物、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記弱酸カチオン樹脂が、架橋されたアクリル酸ポリマー、架橋されたメタクリル酸ポリマー、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記樹脂材料が、カルボキシル基を含む官能基を含む表面を有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
樹脂ポリマーが、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、添加された追加のコポリマーを有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記アクリル酸ポリマーが、ポリビニル芳香族化合物で架橋されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記ポリビニル芳香族化合物が、ポリビニル芳香族化合物、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ポリビニルアントラセン、並びにそれらの誘導体及び混合物から成る群から選択される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、前記水源と接触する際に、前記水源に、約１５０〜約１００，０００の分子量を有するポリマー材料を供給する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記架橋されたアクリル酸ポリマーが、約０．５％〜約２５％、架橋されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記混合物が、２：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記樹脂が、消耗したイオン交換樹脂を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記組成物が、前記水と接触する際に、水の供給源から、水硬度イオンを析出させない、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記接触させるステップが、前記水を、前記組成物を含む処理リザーバに通すことを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５４】
前記接触させるステップの際に、前記組成物を攪拌することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５５】
前記組成物を、カラムを通る水の流れ、流動化、機械的撹拌、エアースパージャ、排出流、邪魔板、流動障害物、静的ミキサー、高逆流洗浄、再循環、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される方法により攪拌する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記組成物を接触させるステップの前に、前記水源を加熱することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５７】
前記水を、約３０℃〜約９０℃の温度に加熱する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記組成物を接触させるステップの前、又はその際に、水源のｐＨを上げるステップをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５９】
水源のｐＨを、約８〜約１０のｐＨに上げる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
水源のｐＨを上げるステップが、カルサイト源を、前記水又は装置に添加することを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記接触させるステップの際に、前記組成物が、約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料を、前記水源に供給する、請求項３８に記載の方法。
【請求項６２】
前記接触させるステップの際に、前記組成物が、約１０〜約１０００ｐｐｂの水溶性ポリマー材料を、前記水源に供給する、請求項３８に記載の方法。
【請求項６３】
前記ポリマー材料が、ポリアクリレート材料を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記ポリアクリレート材料が、低分子量ポリアクリレート材料を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
処理された水が、当該処理された水と接触した表面の水垢の形成を減少させる、請求項３８に記載の方法。
【請求項６６】
製品を清浄するために、処理された水源を使用する方法であって、次の各ステップ、
（ａ）水源を処理するステップ、ここで、当該水源を処理するステップは、複数の１種又は２種以上の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料を含む水処理組成物を、水源と接触させ、処理された水源を生成することを含む、
（ｂ）処理された水及び洗浄剤を用いて、使用溶液を生成するステップ、そして
（ｃ）前記製品を、前記使用溶液に接触させ、前記製品を清浄するステップ、
を含む、前記方法。
【請求項６７】
水性システム内の水垢の形成を減少させる方法であって、
前記水性システムを、複数の多価カチオンを充填させた、実質的に水不溶性の樹脂材料から本質的に成る組成物と接触させ、前記水性システム内の水垢の形成を減少させるステップ、
を含む方法。
【請求項６８】
水処理デバイスを製造する方法であって、次の各ステップ、
（ａ）実質的に水不溶性の樹脂材料を含む組成物を、処理リザーバに充填するステップ、ここで、前記処理リザーバは、注入口及び放出口を含む；そして
（ｂ）前記樹脂材料を消耗させるステップ、ここで当該樹脂材料を消耗させるステップは、前記樹脂材料の表面に、複数の多価カチオンを充填することを含む、
を含む方法。
【請求項６９】
前記多価カチオンが、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンの混合物を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記混合物が、約１：１０〜約１０：１の、カルシウムイオン：マグネシウムイオンの比率を含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記混合物が、１：１の比のカルシウムイオン：マグネシウムイオンを含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
水垢の形成を減少させる方法であって、次のステップ、
（ａ）約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料を、水源に供給し、水垢の形成を減少させるステップ、
を含む方法。
【請求項７３】
水垢の形成を減少させる方法であって、次のステップ、
（ａ）約１０〜約１０００ｐｐｂの、実質的に水不溶性の樹脂材料から得られた水溶性ポリマー材料を供給するステップ、
を含む方法。
【請求項７４】
前記ポリマー材料が、ポリアクリレート材料を含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ポリアクリレート材料が、低分子量のポリアクリレート材料を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
実質的に水不溶性の樹脂材料の供給源から本質的になる水処理組成物であって、
前記樹脂材料に、周期表の列１ａ、２ａ又は３ａの元素の供給源から成る群から選択される複数のカチオンを充填し、ここで、前記カチオンがカルシウムを含まない、
前記水処理組成物。
【請求項７７】
前記カチオンが、水素イオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、亜鉛イオン、チタンイオン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項７６に記載の組成物。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【公表番号】特表２０１２−５２４６５４（Ｐ２０１２−５２４６５４Ａ）
【公表日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０６６２７（Ｐ２０１２−５０６６２７）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５１７５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２２５０９
【国際公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５１０２５０４６７）イーコラブ ユーエスエー インコーポレイティド (16)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５１７５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２２５０９
【国際公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（５１０２５０４６７）イーコラブ ユーエスエー インコーポレイティド (16)
【Ｆターム（参考）】
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