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特開2021-20215給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する水硬度低減装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-20215(P2021-20215A)
(43)【公開日】2021年2月18日
(54)【発明の名称】給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する水硬度低減装置
(51)【国際特許分類】
C02F 1/42 20060101AFI20210122BHJP
C02F 1/68 20060101ALI20210122BHJP
A23L 2/70 20060101ALN20210122BHJP
A23L 2/00 20060101ALN20210122BHJP
【ＦＩ】
C02F1/42 A
C02F1/42 B
C02F1/68 510B
C02F1/68 520B
C02F1/68 530B
C02F1/68 530K
C02F1/68 530L
C02F1/68 540C
A23L2/00 K
A23L2/00 V
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
【全頁数】44
(21)【出願番号】特願2020-127954(P2020-127954)
(22)【出願日】2020年7月29日
(31)【優先権主張番号】19188852
(32)【優先日】2019年7月29日
(33)【優先権主張国】EP
(71)【出願人】
【識別番号】520282166
【氏名又は名称】イーコン ゲーエムベーハー ウント ツェーオー カーゲー
【氏名又は名称原語表記】ＩＣｏｎ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100125265
【弁理士】
【氏名又は名称】貝塚 亮平
(72)【発明者】
【氏名】ドクター ビッセン モニーク
【テーマコード（参考）】
4B117
4D025
【Ｆターム（参考）】
4B117LC07
4B117LK02
4B117LP08
4B117LT05
4D025AA02
4D025AB19
4D025BA09
4D025BA10
4D025BB11
4D025BB18
4D025CA03
4D025CA10
4D025DA09
4D025DA10
(57)【要約】 （修正有）
【課題】飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を防止する装置および方法を提供する。【解決手段】水源１０５と流体接続され、陽イオン低減水を得るために、供給された水から陽イオンを除去するように構成される、陽イオン交換部材１０７と、陽イオン交換部材１０７下流に位置し、陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するように構成される、第１ｐＨセンサ１０９と、陽イオン交換部材１０７下流に位置し、灰汁を陽イオン低減水に供給するように構成される、灰汁供給部材１１３と、第１ｐＨセンサ１０９と灰汁供給部材１１３とに接続され、陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を作動させるように構成される、コントローラ１１１と、を備える水硬度低減装置１００に関する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飲料生成装置（１０３）と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する水硬度低減装置（１００）であって：
水源（１０５）と流体接続される陽イオン交換部材（１０７）において、前記陽イオン交換部材（１０７）は陽イオン低減水を得るために、供給された水から陽イオンを除去するように構成される、陽イオン交換部材（１０７）と；
前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置する第１ｐＨセンサ（１０９）において、前記第１ｐＨセンサ（１０９）は前記陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するように構成される、第１ｐＨセンサ（１０９）と；
前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置する灰汁供給部材（１１３）において、前記灰汁供給部材（１１３）は灰汁を前記陽イオン低減水に供給するように構成される、灰汁供給部材（１１３）と；
前記第１ｐＨセンサ（１０９）と前記灰汁供給部材（１１３）とに接続されるコントローラ（１１１）において、前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成される、コントローラ（１１１）と、
を備える装置（１００）。
水源（１０５）と流体接続される陽イオン交換部材（１０７）において、前記陽イオン交換部材（１０７）は陽イオン低減水を得るために、供給された水から陽イオンを除去するように構成される、陽イオン交換部材（１０７）と；
前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置する第１ｐＨセンサ（１０９）において、前記第１ｐＨセンサ（１０９）は前記陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するように構成される、第１ｐＨセンサ（１０９）と；
前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置する灰汁供給部材（１１３）において、前記灰汁供給部材（１１３）は灰汁を前記陽イオン低減水に供給するように構成される、灰汁供給部材（１１３）と；
前記第１ｐＨセンサ（１０９）と前記灰汁供給部材（１１３）とに接続されるコントローラ（１１１）において、前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成される、コントローラ（１１１）と、
を備える装置（１００）。
【請求項2】
前記第１ｐＨセンサ（１０９）は前記陽イオン交換部材（１０７）と前記灰汁供給部材（１１３）との間に流体的に位置する、請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項3】
前記第１ｐＨセンサ（１０９）は前記灰汁供給部材（１１３）下流に位置する、請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項4】
前記灰汁供給部材（１１３）下流に位置する第２ｐＨセンサ（１１７）において、前記第２ｐＨセンサ（１１７）は前記陽イオン低減水の第２ｐＨ値を評価するように構成される、第２ｐＨセンサ（１１７）をさらに備え、
前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて、かつ／または前記陽イオン低減水の評価された前記第２ｐＨ値に応じて灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成される、請求項２に記載の装置（１００）。
前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて、かつ／または前記陽イオン低減水の評価された前記第２ｐＨ値に応じて灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成される、請求項２に記載の装置（１００）。
【請求項5】
前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成されるのであって、前記灰汁供給部材（１１３）の作動後、前記コントローラ（１１１）は平衡インターバルを待つように構成され、
前記平衡インターバル後、前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第２ｐＨ値に応じて追加の灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を追加で作動させるように構成される、請求項４に記載の装置（１００）。
前記平衡インターバル後、前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の評価された前記第２ｐＨ値に応じて追加の灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を追加で作動させるように構成される、請求項４に記載の装置（１００）。
【請求項6】
前記コントローラ（１１１）は、前記第１ｐＨセンサ（１０９）により評価される前記陽イオン低減水の前記第１ｐＨ値が基準ｐＨ値未満である場合、かつ／または前記第２ｐＨセンサ（１１７）により評価される前記陽イオン低減水の前記第２ｐＨ値が基準ｐＨ値未満である場合、灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成され、
特に、前記コントローラ（１１１）は、前記第２ｐＨセンサ（１１７）により評価される前記陽イオン低減水の前記第２ｐＨ値が前記基準ｐＨ値に一致する場合、灰汁の前記陽イオン低減水への供給を止めるために前記灰汁供給部材（１１３）を停止させるように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
特に、前記コントローラ（１１１）は、前記第２ｐＨセンサ（１１７）により評価される前記陽イオン低減水の前記第２ｐＨ値が前記基準ｐＨ値に一致する場合、灰汁の前記陽イオン低減水への供給を止めるために前記灰汁供給部材（１１３）を停止させるように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項7】
前記コントローラ（１１１）は、前記灰汁供給部材（１１３）により前記陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量を、少なくとも１つの前記ｐＨセンサ（１０９、１１７）により評価される前記ｐＨ値と基準ｐＨ値との差と、前記第１ｐＨセンサ（１０９）により評価される前記第１ｐＨ値と前記第２ｐＨセンサ（１１７）により評価される前記第２ｐＨ値との差とのうちの少なくとも１つに基づいて決定するように構成されるのであって、前記コントローラ（１１１）は、決定された量の灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を作動させるように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項8】
前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置し、マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するように構成されるのであって、前記マグネシウムイオン含有溶液は特に硫酸マグネシウムおよび／または塩化マグネシウムを含む、マグネシウム供給部材（１１９）をさらに備え、
前記コントローラ（１１１）は前記マグネシウム供給部材（１１９）に接続され、前記コントローラ（１１１）は前記マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するために前記マグネシウム供給部材（１１９）を作動させるように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置（１００）。
前記コントローラ（１１１）は前記マグネシウム供給部材（１１９）に接続され、前記コントローラ（１１１）は前記マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するために前記マグネシウム供給部材（１１９）を作動させるように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項9】
前記マグネシウム供給部材（１１９）は、前記灰汁供給部材（１１３）の流れ上流および／または流れ下流に前記マグネシウムイオン含有溶液を供給するように構成され、かつ／または
前記マグネシウム供給部材（１１９）は、前記陽イオン交換部材（１０７）と前記第１ｐＨセンサ（１０９）との流れ間、前記第１ｐＨセンサ（１０９）と前記灰汁供給部材（１１３）との流れ間、前記灰汁供給部材（１１３）と前記第２ｐＨセンサ（１１７）および／また前記第２ｐＨセンサ（１１７）下流との流れ間に、前記マグネシウムイオン含有溶液を供給するように構成される、請求項８に記載の装置（１００）。
前記マグネシウム供給部材（１１９）は、前記陽イオン交換部材（１０７）と前記第１ｐＨセンサ（１０９）との流れ間、前記第１ｐＨセンサ（１０９）と前記灰汁供給部材（１１３）との流れ間、前記灰汁供給部材（１１３）と前記第２ｐＨセンサ（１１７）および／また前記第２ｐＨセンサ（１１７）下流との流れ間に、前記マグネシウムイオン含有溶液を供給するように構成される、請求項８に記載の装置（１００）。
【請求項10】
前記コントローラ（１１１）は前記水源（１０５）により供給される水の量を決定するように構成され、前記コントローラ（１１１）は前記水源（１０５）により供給される水の決定された量に基づいて前記陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン含有溶液の量を決定するように構成され、前記コントローラ（１１１）は決定された量の前記マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するために前記マグネシウム供給部材（１１９）を作動させるように構成される、請求項８または９に記載の装置（１００）。
【請求項11】
陽イオン交換後の前記陽イオン低減水のマグネシウムイオン濃度を検出するように構成されるマグネシウム検出部材をさらに備え、前記コントローラ（１１１）は前記陽イオン低減水の検出された前記マグネシウムイオン濃度に応じて前記マグネシウム供給部材（１１９）により前記陽イオン低減水に供給されるべき前記マグネシウムイオン溶液の量を決定するように構成され、前記コントローラ（１１１）は決定された量の前記マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するために前記マグネシウム供給部材（１１９）を作動させるように構成される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項12】
前記装置（１００）は、飲料（１１５）を生成するように構成される飲料生成装置（１０３）、特に高温飲料生成装置（１０３）と流体接続されるのであって、特に前記装置（１００）は前記飲料生成装置（１０３）のハウジング内に少なくとも一部が位置するか、または特に前記装置（１００）は前記飲料生成装置（１０３）から分離して位置する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置（１００）。
【請求項13】
飲料生成装置（１０３）と接続して構成される給水器（１０１）中のチョーク堆積物の形成を低減する方法（２００）であって：
陽イオン低減水を得るために、供給された水から水硬度低減装置（１００）の陽イオン交換部材（１０７）により陽イオンを除去するステップ（２０１）と；
前記水硬度低減装置（１００）の第１ｐＨセンサ（１０９）により前記陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するステップ（２０３）と；
前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて、灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記水硬度低減装置（１００）の灰汁供給部材（１１３）をコントローラ（１１１）により作動させるステップ（２０５）と、
を備える方法（２００）。
陽イオン低減水を得るために、供給された水から水硬度低減装置（１００）の陽イオン交換部材（１０７）により陽イオンを除去するステップ（２０１）と；
前記水硬度低減装置（１００）の第１ｐＨセンサ（１０９）により前記陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するステップ（２０３）と；
前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値に応じて、灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記水硬度低減装置（１００）の灰汁供給部材（１１３）をコントローラ（１１１）により作動させるステップ（２０５）と、
を備える方法（２００）。
【請求項14】
前記陽イオン交換部材（１０７）下流である前記水硬度低減装置（１００）の前記第１ｐＨセンサ（１０９）および第２ｐＨセンサ（１１７）により、前記陽イオン低減水の前記第１ｐＨ値を評価するステップ（２０３）と；
前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値および／または評価された前記第２ｐＨ値に応じて、灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を前記コントローラ（１１１）により作動させるステップ（２０５）と、
を備える、請求項１３に記載の方法（２００）。
前記陽イオン低減水の評価された前記第１ｐＨ値および／または評価された前記第２ｐＨ値に応じて、灰汁を前記陽イオン低減水に供給するために前記灰汁供給部材（１１３）を前記コントローラ（１１１）により作動させるステップ（２０５）と、
を備える、請求項１３に記載の方法（２００）。
【請求項15】
マグネシウムイオン含有溶液を前記陽イオン低減水に供給するために、前記陽イオン交換部材（１０７）下流に位置する前記水硬度低減装置（１００）のマグネシウム供給部材（１１９）を前記コントローラ（１１１）により作動させるさらなるステップ（２０７）を備える、請求項１３または１４に記載の方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、給水器、特に飲料を生成する飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する水硬度低減装置に関する。また、本発明はそのような給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
慣用の飲料生成装置、特にホット飲料生成装置、例えばコーヒー淹出装置または茶淹出装置などは一般に水、特に水道水を飲料生成装置に供給する給水器、特に水道水供給装置またはタンクと接続されている。
【0003】
地域差に応じて水道水は高アルカリ度を有し、高濃度カルシウムおよびマグネシウムイオン（水硬度）を含有する場合があり、給水器および／または飲料生成装置において飲料生成装置動作中にチョーク堆積物の形成に至る可能性がある。そのようなチョーク堆積物が悪影響を及ぼすと考えられているのは、この堆積物が飲料生成装置の機能を損なう場合があり、また、飲料生成装置が生成する飲料の質を低下させる場合があるためである。
【0004】
一般的な給水器中のチョーク堆積物の形成を防止するために、通常は強酸性陽イオン交換体が用いられ、陽イオン、特にカルシウムイオンとマグネシウムイオンを水から除去するように構成されることで、陽イオン交換工程後に陽イオン低減水が得られる。一般に、そのような強酸性陽イオン交換体はスルホン酸含有樹脂を有する。
【0005】
一般に、そのような強酸性陽イオン交換体は、陽イオン交換樹脂と結合したプロトンが部分的にアルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンに置換されている緩衝状態で用いられる。しかし、そのような緩衝陽イオン交換樹脂の陽イオンの結合力は限られているため、高濃度の陽イオンを除去する場合、一般に用いられている強酸性陽イオン交換体だと比較的短いタイムスパン内に陽イオンで飽和する。
【0006】
そのような飽和した強酸性陽イオン交換体は、一般には塩化ナトリウム溶液を用いてその動作場所で規則的に再生される必要があり、その結果、手間、コストそしてまたそのような陽イオン交換体のサイズが大きくなってしまう。この理由から、慣用の飲料生成装置、例えばコーヒー淹出装置および／または茶淹出装置などは、一般に強酸性陽イオン交換体を有していない。
【0007】
飲料生成装置中のチョーク堆積物の生成を防止するために、弱酸性陽イオン交換体も用いられ、その多くが非緩衝状態で用いられ、より大きな陽イオン結合力を有するため、強酸性陽イオン交換体ほどの頻度で再生されなくてよい。一般に、そのような弱酸性陽イオン交換体はカルボン酸含有樹脂を有する。
【0008】
そのような慣用の陽イオン交換体は、カルシウムおよび／またはマグネシウム結合の際に非緩衝陽イオン交換樹脂が、結合されたカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと交換にプロトンを放出する非緩衝状態の陽イオン交換体を有してよい。
【0009】
慣用の陽イオン交換体が陽イオン交換工程中にプロトンを水に放出することにより、炭酸の生成が増加し、これにより陽イオン交換工程後の陽イオン低減水のｐＨが低下するという結果になる。用いられる陽イオン交換樹脂の量と種類に応じて、陽イオン低減水のｐＨは陽イオン交換工程後にはｐＨ４．３に降下する場合がある。
【0010】
そのようなｐＨの急激な降下を防止するため、慣用の陽イオン交換体は、陽イオン交換樹脂と結合したプロトンがアルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンに置換されている緩衝状態の陽イオン交換樹脂を有してよい。カルシウムおよび／またはマグネシウム結合の際に緩衝陽イオン交換樹脂は、結合されたカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと交換にアルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンを放出する。
【0011】
アルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンの放出により、炭酸の代わりにアルカリ重炭酸塩、例えば重炭酸ナトリウムおよび／または重炭酸カリウムが陽イオン交換後に陽イオン低減水中に形成され、陽イオン低減水のｐＨがそれほど著しく降下しないという結果になる。
【0012】
しかし、慣用の緩衝陽イオン交換樹脂における大きな不利な点は、非緩衝陽イオン交換樹脂と比較してその結合力が限られることである。したがって、一般に用いられる緩衝陽イオン交換樹脂は多くの場合非緩衝陽イオン交換樹脂と組み合わされて用いられることで、陽イオン交換樹脂の結合力の最大化と陽イオン交換後の陽イオン低減水の結果的に生じるｐＨの低下との間の妥協を可能にしている。
【0013】
また、そのような慣用の陽イオン交換体において、一般に陽イオン交換体に供給される水の一部は陽イオン交換体を迂回し、さらに下流で陽イオン交換工程後の陽イオン低減水と合わされ、結果的に得られる陽イオン低減水中の陽イオン、特にカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンの濃度を最小限にすることを可能にしている。陽イオン低減水中のカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンのそのような最小限の濃度は、多くの飲料のいくつかの成分、特にコーヒーの芳香および／または茶の芳香の風味媒体として機能する。
【0014】
したがって、先行技術の慣用の陽イオン交換体は陽イオン低減水中の陽イオン、特にカルシウムおよび／またはマグネシウムの量を低減することを可能にすることにより、供給装置中および／またはそのような給水器と接続される飲料生成装置内のチョーク形成を低減する。
【0015】
しかし、そのような先行技術の慣用の陽イオン交換体は、陽イオン交換体下流の陽イオン低減水のｐＨ値が著しく降下するという問題を完全に解決していない。そのため、飲料生成装置に供給される陽イオン低減水のｐＨ値は、一般に最適な品質の飲料を提供する最適な範囲内にない。このことが特に問題であるのは、陽イオン低減水のｐＨ値の降下は、陽イオン交換中に用いられる陽イオン交換樹脂の飽和レベルに依存するからである。したがって、陽イオンの陽イオン交換樹脂との結合率は一般に陽イオン交換体の動作中は一定ではなく、陽イオン交換樹脂の飽和度の上昇とともに低下する。よって、陽イオン交換体動作中の陽イオン低減水の結果的に生じるｐＨ値の低下は、陽イオン交換部材の動作中にまさに変動するのである。
【0016】
さらに詳細な説明として、陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨ値が本願の図１に記載されている。
【0017】
したがって、一般的な飲料生成装置、例えばコーヒー淹出装置および／または茶淹出装置などは、その動作中に変動するｐＨを有する陽イオン低減水に対処しなければならない。例えば、陽イオン低減水のこの変動するｐＨ値は一方で、コーヒーおよび／または茶淹出中に抽出条件が変動するという結果を生じさせる。そのため、素晴らしいコーヒー豆および／または茶葉を用いる場合でさえも、慣用の飲料生成装置、例えばコーヒー淹出装置および／または茶淹出装置などのユーザは、飲料生成装置により得られる、陽イオン低減水のｐＨ値に依存する飲料の品質の変動を経験する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
したがって、本発明の課題は、飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を防止する装置および方法において、陽イオン交換後の陽イオン低減水の一定のｐＨ値が飲料生成装置の動作中に維持可能である、装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明の課題は、請求項１に記載の水硬度低減装置および請求項１５に記載の方法により解決される。従属請求項は好ましい実施形態を記載している。
【0020】
第１の態様によると、本発明は飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する水硬度低減装置であって、水源と流体接続される陽イオン交換部材において、陽イオン交換部材は陽イオン低減水及びアルカリ性低減水を得るために、供給された水から陽イオンを除去するように構成される、陽イオン交換部材を備える、水硬度低減装置を開示する。水硬度低減装置は、陽イオン交換部材の下流に位置する第１ｐＨセンサにおいて、第１ｐＨセンサは陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するように構成される、第１ｐＨセンサをさらに備える。水硬度低減装置は、陽イオン交換部材の下流に位置する灰汁供給部材において、灰汁供給部材は灰汁を陽イオン低減水に供給するように構成される、灰汁供給部材と、第１ｐＨセンサと灰汁供給部材とに接続されるコントローラにおいて、コントローラは陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成される、コントローラと、をさらに備える。水源は水を供給する給水器の注入口であってよく、言い換えれば、水道、水が充填されたタンク、または水道水が充填されたタンクなどであってよい。
【0021】
装置は給水器中のチョーク堆積物の形成を低減するように構成され、飲料生成装置と接続して構成される。特に、装置は水硬度低減装置である。この水硬度低減装置は、特に水中のアルカリ土類陽イオン、特にマグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオンの濃度を低減することにより、給水器を通過して運ばれる水の水硬度を低減するように構成される。給水器中のチョーク堆積物の形成はこの陽イオン、特にカルシウムの濃度、このカチオンの濃度を低減することに依存するため、給水器中のチョーク堆積物の形成もまた低減することができる。これにより、給水器および／または飲料生成装置を清掃するための維持の手間もまた著しく低減することができる。
【0022】
陽イオン交換部材は一定して陽イオン、特にアルカリ土類イオン、特にマグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオンを、給水器を通過して運ばれる水から一定に除去して、濃度が低減されたこの陽イオンを含む陽イオン低減水を得るように構成される。水中の陽イオン、特にカルシウムイオンの濃度を低減することにより、給水器中および給水器と接続される飲料生成装置中の炭酸カルシウム、例えばチョーク、沈殿物などを著しく低減することができる。
【0023】
特に、陽イオン交換部材は、強酸性陽イオン交換樹脂、特にスルホン酸樹脂および弱酸性陽イオン交換樹脂、特にカルボン酸樹脂のうちの少なくとも１つの陽イオン交換樹脂を有する。強酸性陽イオン交換樹脂は特に５未満のｐＫを有し、緩衝状態のうち非緩衝状態で用いられてよい。弱酸性陽イオン交換樹脂は特に５超のｐＫを有し、緩衝状態のうち非緩衝状態で用いられてよい。この弱酸性陽イオン交換樹脂は、弱酸性陽イオン交換樹脂の増大した結合力が維持可能な非緩衝状態で特に用いられてよく、これにより弱酸性陽イオン交換樹脂の置換または再生間の時間インターバルが削減される。
【0024】
第１ｐＨセンサは、少なくとも１つのｐＨ電極、特にプロトン選択性電極、特にガラスまたはセラミック電極（陽イオン感受性電極）を有してよい。第１ｐＨセンサは、給水器を通過して運ばれる陽イオン低減水の陽イオン交換部材通過後のｐＨ値を絶えず評価するように構成される。特に、第１ｐＨセンサは、ｐＨ降下が過剰なプロトンを陽イオン交換樹脂から放出することにより生じる、陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨ降下を評価するように構成される。
【0025】
灰汁供給部材は、灰汁、特に水酸化ナトリウムの灰汁および／または水酸化カリウムの灰汁を、給水器を通過して運ばれる陽イオン低減水に供給するように構成される。特に、灰汁は液体として灰汁供給部材内に挿入されてよく、または灰汁は固体形状、言い換えれば、その場合、灰汁供給部材内の水中に溶解し、陽イオン低減水に供給されるべき液体灰汁が得られる、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムのペレットとして灰汁供給部材内に挿入されてよい。灰汁を陽イオン低減水に添加することにより、陽イオン低減水のｐＨ値を、特に陽イオン交換後に陽イオン低減水のｐＨ値降下を相殺するために所望値まで上昇させることができる。
【0026】
特に、灰汁供給部材は、灰汁、特に水酸化ナトリウムの灰汁および／または水酸化カリウムの灰汁を貯蔵する灰汁コンテナと、コンテナに貯蔵された灰汁を陽イオン低減水に供給するポンプ、特にマイクロ定量ポンプを有する。
【0027】
制御部材は、評価された陽イオン低減水のｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成される。特に、制御部材は、第１ｐＨセンサにより評価される第１ｐＨ値が基準（目標）ｐＨ値未満の場合、灰汁供給部材を作動させるように構成される。
【0028】
特に、この基準ｐＨ値は約６．３と約６．８との間、特に約６．５と約６．７との間を範囲とする。
【0029】
したがって、制御部材は、陽イオン低減水のｐＨ値を上昇させるために特定量の灰汁が陽イオン低減水に供給されることを確実にする。特に、制御部材が灰汁供給部材を作動させて灰汁を陽イオン低減水に供給する結果、陽イオン低減水のｐＨ値は特定の基準ｐＨ値に達する。給水器と接続された飲料生成装置を用いる場合、飲料生成装置に供給される水の特定の基準ｐＨ値は、最適な品質の飲料が生成されることを確実にする。
【0030】
飲料生成装置は、特にコーヒー淹出装置または茶淹出装置を含む。したがって、コーヒー淹出装置または茶淹出装置が用いる陽イオン低減水が、コーヒーまたは茶の抽出用に最適な特定のｐＨを有する場合、最適の品質のコーヒーまたは茶飲料を生成しユーザに提供することができる。
【0031】
特に、コントローラは評価された陽イオン低減水のｐＨ値に応じて灰汁供給部材を作動させるように構成されるため、飲料生成装置の動作中に、陽イオン交換部材が動作しているときの陽イオン交換部材の陽イオン交換分析結果の変動による陽イオン低減水のｐＨ値の変動を相殺することができる。
【0032】
１つの実施形態によると、第１ｐＨセンサは流体的に陽イオン交換部材と灰汁供給部材との間に位置する。したがって、第１ｐＨセンサは、灰汁供給部材により灰汁が陽イオン低減水に供給される前に、陽イオン交換直後の陽イオン低減水のｐＨ値を評価するように構成される。そのため、コントローラは、陽イオン低減水の特定の基準ｐＨ値に達するように、陽イオン低減水に供給される特定量の灰汁を決定できる。
【0033】
１つの実施形態によると、第１ｐＨセンサは灰汁供給部材下流に位置する。したがって、第１ｐＨセンサは、灰汁供給部材により灰汁が陽イオン低減水に供給された後、陽イオン低減水のｐＨ値を評価するように構成される。そのため、灰汁供給部材下流に第１ｐＨセンサを位置することにより、陽イオン低減水の特定の基準ｐＨ値を監視することができる結果、灰汁を陽イオン低減水に供給する間の陽イオン低減水のｐＨ値のあまりに急激な上昇を防止することができる。
【0034】
１つの実施形態によると、灰汁供給部材下流に位置する第２ｐＨセンサにおいて、第２ｐＨセンサは陽イオン低減水の第２ｐＨ値を評価するように構成される、第２ｐＨセンサを装置はさらに備え、コントローラは陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて、かつ／または陽イオン低減水の評価された第２ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成される。
【0035】
灰汁供給部材下流に位置する第２ｐＨセンサは、灰汁供給部材上流に位置する第１ｐＨセンサとの組み合わせで、給水器の２つの異なる流れ位置で陽イオン低減水の２つのｐＨ値を決定することを可能にする。陽イオン低減水の第１ｐＨ値は、流体的に陽イオン交換部材と灰汁供給部材との間に位置する第１ｐＨセンサにより評価される。陽イオン低減水の第２ｐＨ値は、灰汁供給部材の流れ下流に位置する第２ｐＨセンサにより評価される。そのため、陽イオン低減水のｐＨ値を、陽イオン低減水に灰汁を供給する前後に評価できる。したがって、灰汁の最適な投与（計量）が確実になる。
【0036】
特に、制御部は、灰汁供給部材上流の第１ｐＨセンサが低すぎるｐＨ値を示す場合、第２ｐＨ値が特定の目標基準値に一致すると灰汁供給部材下流の第２ｐＨセンサが評価するまで、増量の灰汁を陽イオン低減水に反復して投与するフィードバックループを用いるように構成される。
【0037】
１つの実施形態によると、コントローラは陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成されるのであって、灰汁供給部材の作動後、コントローラは平衡インターバルを待つように構成され、平衡インターバル後、コントローラは陽イオン低減水の評価された第２ｐＨ値に応じて追加の灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を追加で作動させるように構成される。
【0038】
平衡インターバルを待つことにより、灰汁を給水器中の陽イオン低減水と適切に混合し終えたことを確実にすることができるため、給水器中の陽イオン低減水の非常に信頼性の高い第２ｐＨ値を第２ｐＨセンサにより評価できる。
【0039】
１つの実施形態によると、コントローラは、第１ｐＨセンサにより評価される陽イオン低減水の第１ｐＨ値が基準ｐＨ値未満である場合、かつ／または第２ｐＨセンサにより評価される陽イオン低減水の第２ｐＨ値が基準ｐＨ値未満である場合、灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成され、特に、コントローラは、第２ｐＨセンサにより評価される陽イオン低減水の第２ｐＨ値が基準ｐＨ値に一致する場合、灰汁の陽イオン低減水への供給を止めるために灰汁供給部材を停止させるように構成される。
【0040】
したがって、第１ｐＨセンサおよび第２ｐＨセンサは給水器中の陽イオン低減水のｐＨ値のそれぞれ下限および上限を画定する。第１ｐＨセンサおよび／または第２ｐＨセンサは、灰汁供給部材上流および／または下流のｐＨ値が基準値未満だと評価する場合、コントローラは、灰汁が陽イオン低減水に添加されることを確実にするために灰汁供給部材を作動させるように構成される。他方、灰汁供給部材下流の第２ｐＨセンサは、第２ｐＨ値が、灰汁の陽イオン低減水への添加後、灰汁を添加する端点を示す基準ｐＨ値に達するか否かを評価できるため、基準ｐＨ値を超える陽イオン低減水のｐＨ値の上昇が防止される。
【0041】
１つの実施形態によると、コントローラは、灰汁供給部材により陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量を、少なくとも１つのｐＨセンサにより評価されるｐＨ値と基準ｐＨ値との差と、第１ｐＨセンサにより評価される第１ｐＨ値と第２ｐＨセンサにより評価される第２ｐＨ値との差とのうちの少なくとも１つに基づいて決定するように構成されるのであって、コントローラは、決定された量の灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材を作動させるように構成される。
【0042】
陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の特定量を決定する際、コントローラは第１ｐＨセンサおよび／または第２ｐＨセンサにより評価される第１および／または第２ｐＨ値と基準ｐＨ値との差に依拠することができる。コントローラが灰汁供給部材と給水器の流体特性に関する情報を有し、情報、言い換えれば、灰汁供給部材に貯蔵される灰汁の濃度、量に関する情報を有している場合、コントローラは、第１ｐＨ値および／または第２ｐＨ値と基準ｐＨ値との差に基づいて、目標基準ｐＨ値に達するために特定量の灰汁を供給するように灰汁供給部材をどれほどの時間作動させるべきかを決定できる。
【0043】
他方、コントローラは、第１ｐＨセンサにより決定される上流の陽イオン低減水の第１ｐＨ値と第２ｐＨセンサにより決定される下流の第２ｐＨ値との差を考慮して、灰汁供給部材により供給されるべき灰汁の特定量を決定することもできる。
【0044】
１つの実施形態によると、陽イオン交換部材下流に位置し、マグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するように構成されるのであって、マグネシウムイオン含有溶液は特に硫酸マグネシウムおよび／または塩化マグネシウムを含む、マグネシウム供給部材を装置はさらに備え、コントローラはマグネシウム供給部材に接続され、コントローラはマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材を作動させるように構成される。
【0045】
陽イオン交換部材は給水器を通過して運ばれる水からカルシウムだけでなくマグネシウムも除去するため、陽イオン交換後にマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に添加することにより除去されたマグネシウムイオンを補充することは有益である可能性がある。このことが特に有利であるのは、水中に存在するマグネシウムイオンは一般に風味増強剤として機能し、特に特定の飲料、例えばコーヒーおよび／または茶の味覚体験を高めるからである。
【0046】
特に、コントローラは、陽イオン低減水中のマグネシウムイオンの目標濃度が１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、特に１５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍに達するまで、マグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材を作動させるように構成される。
【0047】
１つの実施形態によると、マグネシウム供給部材は、灰汁供給部材の流れ上流および／または流れ下流にマグネシウムイオン含有溶液を供給するように構成され、かつ／またはマグネシウム供給部材は、陽イオン交換部材と第１ｐＨセンサとの流れ間、第１ｐＨセンサと灰汁供給部材との流れ間、灰汁供給部材と第２ｐＨセンサおよび／また第２ｐＨセンサ下流との流れ間に、マグネシウムイオン含有溶液を供給するように構成される。
【0048】
したがって、動作モードに応じて、マグネシウムイオン含有溶液を異なる流れ位置で給水器に供給することができる。
【0049】
１つの実施形態によると、コントローラは水源により供給される水の量を決定するように構成され、コントローラは水源により供給される決定された水の量に基づいて陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン含有溶液の量を決定するように構成され、コントローラは決定された量のマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材を作動させるように構成される。
【0050】
したがって、供給されるマグネシウムイオン含有溶液の量を、水源により供給される水の量に比例して調節することができる。
【0051】
１つの実施形態によると、陽イオン交換後の陽イオン低減水のマグネシウムイオン濃度を検出するように構成されるマグネシウム検出部材を装置はさらに備え、コントローラは陽イオン低減水の検出されたマグネシウムイオン濃度に応じてマグネシウム供給部材により陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン溶液の量を決定するように構成され、コントローラは決定された量のマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材を作動させるように構成される。
【0052】
したがって、陽イオン低減水中のマグネシウムイオンの特定の濃度を計測することにより、コントローラはマグネシウムイオン含有溶液の特定量を決定でき、このことは陽イオン低減水中のマグネシウムイオンの所望の目標濃度に達するために必要である。好ましくは、陽イオン低減水中のマグネシウムイオンの目標濃度は１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの範囲、特に１５ｐｐｍ〜３０ｐｐｍの範囲にある。
【0053】
１つの実施形態によると、装置は、飲料を生成するように構成される飲料生成装置、特にホット飲料生成装置と流体接続されるのであって、特に装置は飲料生成装置のハウジング内に少なくとも一部が位置するか、または特に装置は飲料生成装置から分離して位置する。
【0054】
給水器を飲料生成装置と流体接続することにより、給水器を通過して運ばれる陽イオン低減水を、ユーザが所望する特定の飲料を生成するために、飲料生成装置に効率的に移動させることができる。特に、飲料生成装置はコーヒー淹出装置または茶淹出装置であるため、陽イオン低減水をコーヒーまたは茶を生成するために用いることができる。
【0055】
第２の態様によると、本発明は飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する方法であって、陽イオン低減水を得るために、供給された水から水硬度低減装置の陽イオン交換部材により陽イオンを除去するステップと、水硬度低減装置の第１ｐＨセンサにより陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するステップと、陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて、灰汁を陽イオン低減水に供給するために水硬度低減装置の灰汁供給部材をコントローラにより作動させるステップと、を備える方法を開示する。
【0056】
よって、給水器中の陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量を、第１ｐＨセンサにより評価される陽イオン低減水の第１ｐＨ値に応じて効率的に変化させることができる。
【0057】
１つの実施形態によると、方法は、陽イオン交換部材下流にある水硬度低減装置の第１ｐＨセンサおよび第２ｐＨセンサにより、陽イオン低減水の第１ｐＨ値および／または第２ｐＨ値を評価するステップと、陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値および／または評価された第２ｐＨ値に応じて、灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材をコントローラにより作動させるステップと、を備える。
【0058】
したがって、給水器中の陽イオン低減水の異なるｐＨ値を決定するために異なるセンサを用いる場合、陽イオン低減水への灰汁の供給を非常に精確に制御することを確実にすることができる。
【0059】
１つの実施形態によると、方法は、マグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するために、陽イオン交換部材下流に位置する水硬度低減装置のマグネシウム供給部材をコントローラにより作動させるさらなるステップを備える。
【0060】
したがって、マグネシウムイオンを陽イオン低減水に供給することにより、陽イオン低減水のマグネシウム濃度を所望の最適な濃度範囲に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【発明を実施するための形態】
【0062】
図１は、非緩衝および緩衝陽イオン交換樹脂とともに陽イオン交換部材を用いた陽イオン交換後の水のｐＨ勾配を示す。
【0063】
第１曲線１０は、ｘ軸３０に示される非緩衝陽イオン交換樹脂を通過して運ばれるリットル単位の水量に関して、ｙ軸２０に示される陽イオン交換部材の非緩衝陽イオン交換樹脂を用いた陽イオン交換後の水のｐＨ値勾配を示す。
【0064】
第１曲線１０から導出できるように、陽イオン交換中、非緩衝陽イオン交換樹脂が供給された水中に存在する結合した陽イオンと交換にプロトンを放出することにより、陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨ値を低下させる。水流起点における新しく、担持させられていない陽イオン交換樹脂によるプロトンの過剰な放出により、陽イオン低減水のｐＨ値は初期において約４．３である。
【0065】
陽イオン交換部材の連続動作中、ますます多くの陽イオンが陽イオン交換樹脂と結合することにより、陽イオン交換部材の陽イオン結合力を低下させ、これにより放出されるプロトン量の低下に至り、陽イオン交換部材動作中に陽イオン低減水のｐＨ値が線形的に上昇するという結果になる。
【0066】
図１の第１曲線１０から導出できるように、陽イオン交換部材動作中、陽イオン低減水のｐＨ値は、飽和値５０に達するまで上昇し、飽和値５０において陽イオン交換樹脂は６．８の基準（目標）ｐＨ値６０で飽和する。
【0067】
飽和値に達する場合、一般に陽イオン交換部材は置換されるか、または陽イオン交換樹脂が再生されるのは、６．８超のｐＨ値だとチョーク炭酸平衡状態が給水器における完全なチョーク堆積保護を提供するのに十分に移行できないからである。
【0068】
第２曲線４０は、ｘ軸３０に示される緩衝陽イオン交換樹脂を通過して運ばれるリットル単位の水量に関して、ｙ軸２０に示される陽イオン交換部材の緩衝陽イオン交換樹脂を用いた陽イオン交換後の水のｐＨ値勾配を示す。
【0069】
緩衝陽イオン交換樹脂において、陽イオン交換樹脂に付着するプロトンはアルカリイオン、例えばナトリウム、カリウムおよび／またはマグネシウムイオンにより少なくとも部分的に置換されるため、陽イオン交換中、このアルカリイオンは陽イオン低減水中に放出されることにより、ｐＨ値の初期下落をたったの約６．８へと著しく最小化し、非緩衝陽イオン交換樹脂を用いた時のｐＨ値の初期下落４．３よりも顕著に高くなる。
【0070】
陽イオン交換部材の連続動作中、ますます多くの陽イオンが陽イオン交換樹脂と結合することにより、陽イオン交換部材の陽イオン結合力を低下させ、これにより、第２曲線４０から導出できるように、動作中に６．８の基準（目標）ｐＨ値６０に達するまでｐＨ値が上昇するという結果になる。
【0071】
第３曲線７０は、ｘ軸３０に示されるリットル単位の水量に関して、ｙ軸２０に示される陽イオン交換樹脂を迂回する水の一定のｐＨ値約７．５を示す。
【0072】
図２は、本発明の第１実施形態に係る水硬度低減装置を示す。水硬度低減装置１００は飲料生成装置１０３、特にコーヒー淹出装置または茶淹出装置と接続して構成される給水器１０１中のチョーク堆積物の形成を低減するように構成されている。
【0073】
水硬度低減装置１００は、水を供給する給水器１０１の水源１０５、例えば水道、または水道水が充填されたタンクを有する。特に、水源１０５は、一定の流れの水、特に水道水を給水器１０１に供給する家庭用水道と流体接続される。
【0074】
水硬度低減装置１００は、給水器１０１の水源１０５と流体接続される陽イオン交換部材１０７をさらに有し、陽イオン交換部材１０７は、陽イオン低減水を得るために、陽イオン、特にアルカリ土類イオン、特にカルシウムイオンおよび／またはマグネシウムイオンを供給された水から除去するように構成される。
【0075】
家庭用水道の地域位置に応じて、水、特に水道水は高濃度炭酸イオンおよびカルシウムイオンを含有する場合があり、給水器１０１および／または飲料生成装置１０３中のチョーク堆積物の形成に至る可能性がある。陽イオン交換部材１０７を設けることにより、陽イオン、特にカルシウムイオンおよび／またはマグネシウムイオンを水から効率的に除去して陽イオン低減水を提供することができ、これによりチョーク堆積物の形成を低減する。
【0076】
特に、陽イオン交換部材は強酸性陽イオン交換樹脂、特にスルホン酸樹脂を有し、かつ／または陽イオン交換部材は弱酸性陽イオン交換樹脂、特にカルボン酸樹脂を有する。
【0077】
陽イオンの結合力は限られているため、高濃度の陽イオンを除去する場合、強酸性陽イオン交換樹脂が短時間のうちに陽イオンで飽和する場合があるため、そのような飽和した強酸性陽イオン交換樹脂は、任意で塩化ナトリウム溶液を用いて規則的に再生される必要がある場合がある。好ましくは、強酸性陽イオン交換樹脂は５未満のｐＫを有する。
【0078】
弱酸性陽イオン交換樹脂はより大きな陽イオン結合力を有するため、強酸性陽イオン交換体ほどの頻度で再生されなくてよい。好ましくは、弱酸性陽イオン交換樹脂は５超のｐＫを有する。
【0079】
実施形態によると、強および／または弱酸性陽イオン交換樹脂は、カルシウムおよび／またはマグネシウム結合の際に非緩衝陽イオン交換樹脂が、結合されたカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと交換にプロトンを放出する非緩衝状態において存在してよい。
【0080】
実施形態によると、強および／または弱酸性陽イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂と結合したプロトンがアルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンに少なくとも部分的に置換されている緩衝状態において存在してよい。カルシウムおよび／またはマグネシウム結合の際に緩衝陽イオン交換樹脂は、結合されたカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと交換にアルカリイオン、例えばナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンを放出する。
【0081】
水硬度低減装置１００は、陽イオン交換部材１０７の下流に位置する第１ｐＨセンサ１０９において、第１ｐＨセンサ１０９は陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価するように構成される、第１ｐＨセンサ１０９をさらに備える。
【0082】
そのような慣用の陽イオン交換体は、カルシウムおよび／またはマグネシウム結合の際に非緩衝陽イオン交換樹脂が、結合されたカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンと交換にプロトンを放出する非緩衝状態の陽イオン交換樹脂を有してよい。
【0083】
陽イオン交換部材１０７は、特に対応する樹脂が非緩衝状態である場合、陽イオン交換工程中に樹脂により結合される陽イオン、特にカルシウムおよび／またはマグネシウムと交換にプロトンを放出する。プロトンの放出と水中に炭酸イオンが存在するため、陽イオン交換後の炭酸の生成が増加し、これにより陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨ値が低下するという結果になる。用いられる陽イオン交換樹脂の量と種類に応じて、陽イオン低減水のｐＨ値はｐＨ値４．３に降下する場合がある。
【0084】
陽イオン低減水のｐＨ値は飲料生成装置１０３により生成される飲料１１５の質に著しい影響を与える場合があり、特に挽かれたコーヒー豆の抽出工程および／または茶葉からの茶の抽出工程に影響を与える場合があるため、この陽イオン低減水が陽イオン交換部材１０７の動作間に著しく変動することがない最適なｐＨを有する、給水器１０１を通過して陽イオン低減水を飲料生成装置１０３に運ぶことが望ましい。
【0085】
陽イオン交換部材１０７下流の第１ｐＨセンサ１０９により陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価、特に測定することにより、第１ｐＨセンサ１０９と接続される、水硬度低減装置１００の制御部１１１は陽イオン低減水のｐＨ値を絶えず監視することができる。
【0086】
水硬度低減装置１００は、陽イオン交換部材１０７の下流に位置する灰汁供給部材１１３において、灰汁供給部材１１３は灰汁を陽イオン低減水に供給するように構成される、灰汁供給部材１１３をさらに有する。特に、第１ｐＨセンサ１０９は流体的に陽イオン交換部材１０７と灰汁供給部材１１３との間に位置する。灰汁供給部材１１３は、灰汁、特に水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムを貯蔵する灰汁コンテナ１１３−１と、灰汁コンテナ１１３−１に貯蔵される灰汁を、給水器１０１を通過して運ばれる陽イオン低減水に供給する灰汁ポンプ１１３−２、特にマイクロ定量ポンプ１１３−２を有する。
【0087】
一般に高濃度の灰汁と、一般に約０．２リットル／分〜約２．５リットル／分の範囲にある、給水器１０１を通過する水の限定された流量とに応じて、最小限の量の灰汁のみが陽イオン低減水に投与されるが、好ましくはマイクロリットルの範囲内であるため、マイクロ定量ポンプ（マイクロ計量ポンプ）１１３−２を必要とする。
【0088】
図２から導出できるように、コントローラ１１１は灰汁供給部材１１３、特に灰汁ポンプ１１３−２と接続されている。コントローラ１１１は陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を作動させるように構成される。
【0089】
したがって、陽イオン交換中の陽イオン低減水のｐＨ値の低下の程度に応じて、第１ｐＨセンサ１０９により陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨ値を評価することにより、灰汁の量を給水器１０１中の陽イオン低減水に供給し、陽イオン低減水の最適なｐＨ値に達するように灰汁供給部材１１３を作動させることができ、このことは飲料生成装置１０３が最適な飲料１１５、特に最適なコーヒーまたは茶飲料１１５を生成するのに最適である。
【0090】
水硬度低減装置１００は、灰汁供給部材１１３下流に位置する第２ｐＨセンサ１１７において、第２ｐＨセンサ１１７は陽イオン低減水の第２ｐＨ値を評価するように構成される、第２ｐＨセンサ１１７をさらに有する。特に、第２ｐＨセンサ１１７は流体的に灰汁供給部材１１３と飲料生成装置１０３との間に位置する。コントローラ１１１は陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて、かつ／または陽イオン低減水の評価された第２ｐＨ値に応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を作動させるように構成される。
【0091】
しかし、第２ｐＨセンサ１１７は水硬度低減装置１００の任意の構成要素であるため、最小限の構成においては、水硬度低減装置１００は第１ｐＨセンサ１０９のみを有してもよい。しかし、この最小限の構成を有する追加の実施形態においては、唯一の第１ｐＨセンサ１０９は流体的に陽イオン交換部材１０７と灰汁供給部材１１３との間に位置してよく、これにより灰汁が陽イオン低減水に添加される前にｐＨ値を評価し、または唯一の第１ｐＨセンサ１０９は灰汁供給部材１１３の流れ下流に位置してよく、これにより灰汁が陽イオン低減水に添加された後にｐＨ値を評価する。
【0092】
第１実施形態において、第１ｐＨセンサ１０９に加えて、第２ｐＨセンサ１１７が水硬度低減装置１００に存在する。
【0093】
それぞれの構成において、灰汁供給部材１１３の作動を決定する際、コントローラ１１１は第１ｐＨセンサ１０９により評価される陽イオン低減水の第１ｐＨ値のみを考慮するか、またはコントローラ１１１は第２ｐＨセンサ１１７により評価される陽イオン低減水の第２ｐＨ値のみを考慮してよい。または、コントローラ１１１は第１ｐＨセンサ１０９により評価される第１ｐＨ値および第２ｐＨセンサ１１７により評価される第２ｐＨ値を考慮してよい。
【0094】
灰汁供給部材１１３を作動させる場合、およびコントローラ１１１が第１ｐＨセンサ１０９により評価される第１ｐＨ値および第２ｐＨセンサ１１７により評価される第２ｐＨ値を考慮する場合、好ましくは、フィードバックループがコントローラ１１１により生成され、陽イオン低減水の目標ｐＨ値、言い換えれば、基準ｐＨ値に達するまで、灰汁を陽イオン低減水に継続的に投与する。
【0095】
好ましくは、陽イオン低減水の基準ｐＨ値は約６．３〜約６．８の範囲、好ましくは約６．５〜約６．７の範囲にある。
【0096】
例えば、コントローラ１１１が灰汁供給部材１１３を作動させる１つの基準は、第１ｐＨセンサ１０９および／または第２ｐＨセンサ１１７により評価される陽イオン低減水の第１ｐＨ値および／または第２ｐＨ値が基準ｐＨ値未満であるか否かであってよい。
【0097】
例えば、灰汁の陽イオン低減水への供給を止めるためにコントローラ１１１が灰汁供給部材１１３を停止させる１つの追加基準は、第２ｐＨセンサ１１７により評価される陽イオン低減水の第２ｐＨ値が基準ｐＨ値に一致するであるか否かであってよい。したがって、灰汁供給部材１１３下流の第２ｐＨセンサ１１７は、陽イオン低減水の第２ｐＨ値が目標ｐＨ値に達すると検出する場合、コントローラ１１１は、目標ｐＨ値を超える陽イオン低減水のｐＨ値の上昇を防止するために、灰汁の陽イオン低減水への供給を止めることができる。
【0098】
例えば、陽イオン低減水に供給される灰汁が第２ｐＨセンサ１１７に到達する前のタイムラプスを考慮して、灰汁供給部材１１３の作動後にコントローラ１１１は、陽イオン低減水の評価される第２ｐＨ値に応じて、コントローラ１１１が追加の灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を追加で動作させる前に、平衡インターバルを待つように構成される。
【0099】
これにより、陽イオン低減水に灰汁を徐々に増やしながら反復的に供給することが可能になるため、灰汁供給部材下流の第２ｐＨセンサ１１７により評価される陽イオン低減水の第２ｐＨ値は目標値、言い換えれば基準のｐＨ値に向かって段階的に上昇し、これにより、灰汁の過剰な供給を防止することで、陽イオン低減水のｐＨ値を目標ｐＨ値に特に限定する。
【0100】
好ましくは、コントローラ１１１は、灰汁供給部材１１３により陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量を、少なくとも１つのｐＨセンサ１０９、１１７により評価されるｐＨ値と基準ｐＨ値との差と、第１ｐＨセンサ１０９により評価される第１ｐＨ値と第２ｐＨセンサ１１７により評価される第２ｐＨ値との差とのうちの少なくとも１つに基づいて決定するように構成される。陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量の決定後、コントローラ１１１は、決定された量の灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を作動させるように構成される。
【0101】
また、供給されるべき灰汁の量を決定する際、コントローラ１１１は、灰汁ポンプ１１３−２のポンプ流量、灰汁供給部材１１３内の流体接続部の直径及び長さ、灰汁の温度および／または灰汁の粘度も考慮してもよい。例えば、そのような情報は、コントローラ１１１により評価可能なルックアップテーブルに保存されてよい。
【0102】
したがって、例えば、飲料生成に望ましい最適なｐＨと比べたときの陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨの低下の大きさに応じて、コントローラ１１１は陽イオン低減水に供給されるべき灰汁の量を調整、言い換えれば増加または減少させてよい。これにより、例えば、過剰な灰汁を陽イオン低減水に添加することで陽イオン低減水の目標、言い換えれば基準ｐＨを超過することを防止する。
【0103】
要約すると、水硬度低減装置１００は、陽イオン交換後の陽イオン低減水のｐＨのいかなる下落も特定する、陽イオン交換部材１０７下流に位置する少なくとも１つのｐＨセンサ１０９、１１７を有する。陽イオン低減水のｐＨを評価する際、コントローラ１１１は陽イオン低減水の評価されたｐＨに応じて灰汁を陽イオン低減水に供給するために灰汁供給部材１１３を作動させてｐＨを上昇させることにより、陽イオン交換部材１０７のｐＨを低下させる効果を相殺する。
【0104】
これにより、特に、非緩衝弱酸性陽イオン交換樹脂とともに給水器１０１において陽イオン交換部材１０７を用いることが可能となり、これにより、陽イオン交換部材１０７の性能と稼働期間が最大化される。
【0105】
また、灰汁の陽イオン低減水への供給後、飲料生成に最適で変動しないｐＨを有する陽イオン低減水が給水器１０１により飲料生成装置１０３、例えばコーヒー淹出装置または茶淹出装置などに供給され、飲料１１５、言い換えれば最適な飲料品質を有するコーヒー又は茶が生成され、飲料生成装置１０３のユーザにより消費される。
【0106】
図３は、本発明の第２実施形態に係る水硬度低減装置を示す。
【0107】
図３に示される第２実施形態に係る水硬度低減装置１００は、図３に示される第２実施形態に係る水硬度低減装置１００が、陽イオン交換部材１０７下流に位置し、マグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するように構成されるマグネシウム供給部材１１９を有するという点を除いて、図２に示される第１実施形態に係る水硬度低減装置１００に対応する。特に、マグネシウムイオン含有溶液は硫酸マグネシウムおよび／または塩化マグネシウムを含む。
【0108】
この点に関して、炭酸カルシウム、言い換えればチョークは炭酸マグネシウムと比べて約２０倍低い水への溶解度を有するため、陽イオン交換後の陽イオン低減水のカルシウムイオン濃度をできる限り低下させることが好ましいが、炭酸マグネシウムの溶解度は高いため、マグネシウムイオン濃度も低下させる必要は必ずしもないことに注意されたい。
【0109】
しかし、慣用の陽イオン交換部材１０７はカルシウム選択性ではないことから、供給された水からカルシウムイオンだけでなくマグネシウムイオンも除去してしまう。ここで、マグネシウムイオンは様々な飲料１１５、特にコーヒーまたは茶において風味媒体として機能するため、陽イオン低減水においてある程度の濃度のマグネシウムイオンを保持することは高品質の飲料１１５、特にコーヒーまたは茶を得るという点で有利でありえることに注意されたい。
【0110】
したがって、第２実施形態に係る水硬度低減装置１００のコントローラ１１１はマグネシウム供給部材１１９に接続され、コントローラ１１１はマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材１１９を作動させるように構成される。
【0111】
好ましくは、マグネシウム供給部材１１９は、マグネシウムイオン含有溶液、特に硫酸マグネシウムおよび／または塩化マグネシウム溶液を貯蔵するマグネシウム溶液コンテナ１１９−１を有し、マグネシウム溶液コンテナ１１９−１に貯蔵されるマグネシウムイオン含有溶液を、給水器１０１を通過して運ばれる陽イオン低減水に供給するマグネシウム溶液ポンプ１１９−２、特にマイクロ定量ポンプ１１９−２を有する。
【0112】
図３に示されるように、マグネシウムイオン含有溶液は異なる４つのマグネシウム供給経路１２１−１、１２１−２、１２１−３、１２１−４を介して給水器１０１に供給されてよい。
【0113】
第１マグネシウム供給経路１２１−１について、マグネシウム供給部材１１９はマグネシウムイオン含有溶液を第２ｐＨセンサ１１７下流で供給するように構成される。
【0114】
第２マグネシウム供給経路１２１−２について、マグネシウム供給部材１１９はマグネシウムイオン含有溶液を流体的に灰汁供給部材１１３と第２ｐＨセンサ１１７との間に供給するように構成される。
【0115】
第３マグネシウム供給経路１２１−３について、マグネシウム供給部材１１９はマグネシウムイオン含有溶液を流体的に第１ｐＨセンサ１０９と灰汁供給部材１１３との間に供給するように構成される。
【0116】
第４マグネシウム供給経路１２１−４について、マグネシウム供給部材１１９はマグネシウムイオン含有溶液を流体的に陽イオン交換部材１０７と第１ｐＨセンサ１０９との間に供給するように構成される。
【0117】
したがって、マグネシウム投与量の具体的な適用に応じて、１つまたは複数のマグネシウム供給経路１２１−１、１２１−２、１２１−３および／または１２１−４が水硬度低減装置１００に存在してよい。
【0118】
好ましくは、コントローラ１１１は水源１０５により供給される水の量を決定し、水源１０５により供給される決定された水の量に基づいて陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン含有溶液の量を決定するように構成される。したがって、陽イオン交換部材１０７により除去されるマグネシウムイオンの量と陽イオン交換部材１０７を流れる水の量との比例関係により、陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオンの量は決定された水の量に基づく。その後、コントローラ１１１はマグネシウム供給部材１１９を作動させることで、決定された量のマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給することができる。
【0119】
代替の好ましい実施形態として、水硬度低減装置１００は、陽イオン交換後の陽イオン低減水のマグネシウムイオン濃度を検出するように構成されるマグネシウム検出部材、好ましくはマグネシウム検出電極をさらに備えてよい。この場合、コントローラ１１１は陽イオン低減水の検出されたマグネシウムイオン濃度に応じてマグネシウム供給部材により陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン溶液の量を決定するように構成される。
【0120】
この場合、マグネシウム濃度は陽イオン交換後マグネシウム検出部材により直接決定され、コントローラ１１１は陽イオン低減水に供給されるべきマグネシウムイオン溶液の量を非常に精確に決定できる。その後、コントローラ１１１は決定された量のマグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材１１９を作動させる。
【0121】
好ましくは、コントローラは、陽イオン低減水中のマグネシウムイオンの目標濃度が１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、好ましくは１５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍに達するまで、マグネシウムイオン含有溶液を陽イオン低減水に供給するためにマグネシウム供給部材１１９を作動させるように構成される。
【0122】
陽イオン低減水におけるある程度の量のマグネシウムイオンは、生成されるべき飲料１１５の品質に有利であると考えられることから、陽イオン交換部材１０７は好ましくは緩衝弱酸性陽イオン交換樹脂を有し、マグネシウムイオン含有緩衝剤を緩衝処理のために用いる。そのようなマグネシウムイオン緩衝弱酸性陽イオン交換樹脂が、樹脂に付着するマグネシウムイオンと交換に水中に存在するカルシウムイオンと結合することにより、陽イオン交換中、ある程度の量のマグネシウムイオンを陽イオン低減水中に絶え間なく放出する。
【0123】
炭酸マグネシウムは炭酸カルシウムよりも２０倍溶解することから、そのようなマグネシウムイオンの放出はチョーク堆積に悪影響を与えるとはみなされないどころか、その代わりにマグネシウムイオンを給水器に絶え間なく運ぶことを可能にし、このマグネシウムイオンは、飲料生成装置が飲料１１５を生成する際に風味増強剤として機能する。
【0124】
図４は、飲料生成装置と接続して構成される給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する方法を開示する。
【0125】
第１方法ステップ２０１は、陽イオン低減水を得るために、供給された水から水硬度低減装置１００の陽イオン交換部材１０７により陽イオンを除去することを含む。
【0126】
第２方法ステップ２０３は、水硬度低減装置１００の第１ｐＨセンサ１０９により陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価することを含む。
【0127】
第３方法ステップ２０５は、陽イオン低減水の評価された第１ｐＨ値に応じて、灰汁を陽イオン低減水に供給するために水硬度低減装置１００の灰汁供給部材１１３をコントローラ１１１により作動させることを含む。
【符号の説明】
【0128】
１０ 第１曲線２０ ｙ軸
３０ ｘ軸
４０ 第２曲線
５０ 飽和値
６０ 基準ｐＨ値
７０ 第３曲線
１００ 水硬度低減装置
１０１ 給水器
１０３ 飲料生成装置
１０５ 水源
１０７ 陽イオン交換部材
１０９ 第１ｐＨセンサ
１１１ コントローラ
１１３ 灰汁供給部材
１１３−１ 灰汁コンテナ
１１３−２ 灰汁ポンプ
１１５ 飲料
１１７ 第２ｐＨセンサ
１１９ マグネシウム供給部材
１２１−１ 第１マグネシウム供給経路
１２１−２ 第２マグネシウム供給経路
１２１−３ 第３マグネシウム供給経路
１２１−４ 第４マグネシウム供給経路
２００ 給水器中のチョーク堆積物の形成を低減する方法
２０１ 第１方法ステップ：供給された水から陽イオンを除去
２０３ 第２方法ステップ：陽イオン低減水の第１ｐＨ値を評価
２０５ 第３方法ステップ：灰汁供給部材を作動
【手続補正書】
【提出日】2020年9月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
【外国語明細書】
TITLE
WATER-HARDNESS REDUCING APPARATUS FOR REDUCING THE FORMATION OF CHALK DEPOSITS IN A WATER SUPPLY
Background of the Invention
Field of the invention
The invention relates to a water-hardness reducing apparatus for reducing the formation of chalk deposits in a water supply, in particular in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus for generating beverages. The invention also relates to a method for reducing the formation of chalk deposits in such water supply.
Description of the related art
A commonly used beverage generating apparatus, in particular hot beverage generating apparatus, such as a coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus, is typically connected to a water supply, in particular a tap water supply or a tank, for supplying water, in particular tap water, to the beverage generating apparatus.
Depending on regional variations, the tap water may contain high alkalinity and high concentrations calcium and magnesium ions (water hardness), which could lead to the formation of chalk deposits in the water supply and/or beverage generating apparatus during operation of the beverage generating apparatus. Such chalk deposits are considered harmful since said deposits may impair function of the beverage generating apparatus and may also reduce the quality of the beverage generated by the beverage generating apparatus.
To prevent the formation of chalk deposits in general water supplies typically strong acidic cation exchangers are used, which are adapted to remove cations, in particular calcium ions and magnesium ions, from water, thereby obtaining cation reduced water after the cation exchange process. Such strong acidic cation exchangers typically include sulfonic acid containing resins.
Such strong acidic cation exchangers are typically used in a buffered state, wherein a part of the protons bound to the cation exchange resin have been replaced by alkaline ions, such as sodium ions and/or potassium ions. However, due to the limited binding capacity of cations of such buffered cation exchange resins, when removing high concentrations of cations, commonly used strong acidic cation exchangers are saturated with cations within a comparably short time span.
Such saturated strong acidic cation exchangers have to be regularly regenerated at their site of operation, typically with a solution of sodium chloride, resulting in increased efforts, costs and also in an increased size of such cation exchangers. Because of this, commonly used beverage generating apparatuses, such as coffee brewing apparatuses and/or tea brewing apparatuses, typically do not include strong acidic cation exchangers.
To prevent the formation of chalk deposits in beverage generating apparatuses also weak acidic cation exchangers are used, which are mostly used in a non-buffered state and have an increased cation binding capacity and therefore do not have to be regenerated as often as strong acidic cation exchangers. Such weak acidic cation exchangers typically include carboxylic acid containing resins.
Such commonly used cation exchangers may include cation exchange resins in a non-buffered state, wherein upon calcium and/or magnesium binding, the non-buffered cation exchange resin releases protons in exchange for the bound calcium and/or magnesium ions.
Due to the release of protons to the water during the cation exchange process by commonly used cation exchangers, the formation of carbonic acid is increased, which results in a decreased pH of the cation reduced water after cation exchange. Depending on the amount and type of cation exchange resin to be used, the pH of the cation reduced water may drop to a pH of 4.3 after the cation exchange process.
To prevent such drastic drop in the pH value, commonly used cation exchangers may include cation exchange resins in a buffered state, wherein the protons bound by the cation exchange resin have been replaced by alkaline ions, such as sodium and/or potassium ions. Upon calcium and/or magnesium ion binding, the buffered cation exchange resin releases alkaline ions, such as sodium and/or potassium ions, in exchange for the bound calcium and/or magnesium ions.
Due to the release of alkaline ions, such as sodium and/or potassium, instead of carbonic acid, alkaline bicarbonates, such as sodium bicarbonate and/or potassium bicarbonate, are formed in the cation reduced water after cation exchange, resulting in a less significant drop of pH of the cation reduced water.
However, an important disadvantage of commonly used buffered cation exchange resins is their limited binding capacity compared to non-buffered cation exchange resins. Therefore, typically used buffered cation exchange resins are often used in combination with non-buffered cation exchange resins to allow for a compromise between maximizing binding capacity of the cation exchange resin and minimizing the resulting drop in pH of the cation reduced water after cation exchange.
Moreover, in such commonly used cation exchangers typically a portion of water supplied to the cation exchanger bypasses the cation exchanger and is further downstream combined with the cation reduced water obtained after the cation exchange process, to allow for a minimal concentration of cations, in particular calcium and/or magnesium ions, in the resulting cation reduced water. Such minimal concentrations of calcium and/or magnesium ions in the cation reduced water function as flavor carriers for several ingredients of a lot of beverages, in particular coffee aromas and/or tea aromas.
Therefore, commonly used prior art cation exchangers allow for reduced amounts of cations, in particular calcium and/or magnesium, in the cation reduced water, thereby reducing chalk formation in the supply and/or within beverage generating apparatuses connected to such water supply.
Nevertheless, such commonly used prior art cation exchangers do no completely solve the problem of a significant drop in pH value of the cation reduced water downstream of the cation exchanger. Consequently, the pH value of the cation reduced water supplied to a beverage generating apparatus is typically not in the optimal range for providing a beverage with optimal qualities. This is in particular problematic, since the pH value drop in the cation reduced water depends on the saturation level of the cation exchange resin used during the cation exchange. Therefore, the binding rate of cations to the cation exchange resin is typically not constant during operation of the cation exchanger, but is reduced with increased saturation of the cation exchange resin. Thus, the resulting pH value drop in the cation reduced water during the operation of the cation exchanger does vary during operation of the cation exchange element.
For a more detailed explanation, the pH value of the cation reduced water after cation exchange is depicted in Fig. 1 of the present application.
Consequently, typical beverage generating apparatuses, such as coffee brewing apparatuses and/or tea brewing apparatuses, have to cope with cation reduced water comprising a varying pH during their operation. For example, this varying pH value of the cation reduced water in turn results in varying extraction conditions during coffee and/or tea brewing. Consequently, even when using excellent coffee beans and/or tea leaves, the user of commonly used beverage generating apparatuses, such as coffee brewing apparatuses and/or tea brewing apparatuses, may experience a varying quality of the beverage obtained by the beverage generating apparatus, which is depending on the pH value of the cation reduced water.
It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for preventing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus, wherein a constant pH value of the cation reduced water after cation exchange can be maintained during operation of the beverage generating apparatus.
Summary of the invention
The object of the present invention is solved by a water-hardness reducing apparatus according to claim 1 and a method according to claim 15. The dependent claims claim preferred embodiments.
According to a first aspect, the present invention discloses a water-hardness reducing apparatus for reducing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus, comprising, a cation exchange element, which is in fluidic connection (communication) with a water source, wherein the cation exchange element is adapted to remove cations from the supplied water to obtain cation reduced water and alkalinity reduced water. The water-hardness reducing apparatus further comprises a first pH sensor, which is positioned downstream of the cation exchange element, wherein the first pH sensor is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water. The water-hardness reducing apparatus further comprises a lye supplying element, which is positioned downstream of the cation exchange element, wherein the lye supplying element is adapted to supply lye to the cation reduced water, and a controller, which is connected to the first pH sensor and to the lye supplying element, wherein the controller is configured to activate the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water. The water source may be an inlet of a water supply for supplying water, i.e. tap water, a tank filled with water, a tank filled with tap water or the like.
The apparatus is adapted to reduce the formation of chalk deposits in a water supply, adapted to be coupled to a beverage generating apparatus. In particular, the apparatus is a water-hardness reducing apparatus. Said water-hardness reducing apparatus is adapted to reduce the water-hardness of the water conveyed through the water supply, in particular by reducing the concentrations of alkaline earth cations, in particular magnesium ions and/or calcium ions, in the water. Since the formation of chalk deposits in the water supply is dependent on the concentration of said cations, in particular calcium, reducing the concentrations of said cations, the formation of chalk deposits in the water supply can be also reduced. Thereby, the maintenance effort to clean the water supply and/or the beverage generating apparatus can also be significantly reduced.
The cation exchange element is adapted to constantly remove cations, in particular alkaline earth cations, in particular magnesium ions and/or calcium ions, from the water conveyed through the water supply to obtain cation reduced water, which comprises a reduced concentration of said cations. By reducing the concentrations of cations, in particular calcium ions, in the water, the amount of calcium carbonate, e.g. chalk, precipitations in the water supply and in the beverage generating apparatus, which is coupled to the water supply, can be significantly reduced.
In particular, the cation exchange element comprises at least one of the following cation exchange resins, a strong acidic cation exchange resin, in particular a sulfonic acid-based resin, and a weak acidic cation exchange resin, in particular carboxylic acid-based resin. Strong acidic cation exchange resins in particular have a pKs of less than 5 and can be used in a non-buffered of buffered state. Weak acidic cation exchange resins in particular have a pKs of more than 5 and can be used in a non-buffered of buffered state. Said weak acidic cation exchange resins can be in particular used in a non-buffered state, wherein an increased binding capacity of the weak acidic cation exchange resin could be maintained, thereby reducing the time intervals between replacement or regeneration of the weak acidic cation exchange resins.
The first pH sensor may comprise at least one pH electrode, in particular a proton-selective electrode, in particular a glass or ceramic electrode (cation sensitive electrode). The first pH sensor is adapted to constantly asses pH values of the cation reduced water conveyed through the water supply after exiting the cation exchange element. In particular, the first pH sensor is adapted to assess a pH drop of the cation reduced water after cation exchange, wherein the pH drop is caused by the release of an excess of protons from the cation exchange resin.
The lye supplying element is adapted to supply lye, in particular sodium hydroxide lye and/or potassium hydroxide lye, to the cation reduced water conveyed through the water supply. In particular, the lye can be inserted into the lye supplying element as a liquid or the lye can be inserted into the lye supplying element in solid form, i.e. sodium hydroxide and/or potassium hydroxide pellets, which are then dissolved in water within the lye supplying element, to obtain a liquid lye to be supplied to the cation reduced water. By adding the lye to the cation reduced water, the pH value of the cation reduced water can be raised to the desired value, in particular to counterbalance a pH value drop in the cation reduced water after cation exchange.
In particular, the lye supplying element comprises a lye container for storing the lye, in particular sodium hydroxide lye and/or potassium hydroxide lye, and a pump, in particular a micro-dosing pump, for supplying the lye stored in the container to the cation reduced water.
The control element is configured to activate the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed pH value of the cation reduced water. In particular, the control element is configured to activate the lye supplying element, if a first pH value assessed by the first pH sensor is below a reference (target) pH value. In particular, said reference pH value ranges between approximately 6.3 and approximately 6.8, in particular between approximately 6.5 and approximately 6.7.
Therefore, the control element ensures that the specific amount of lye is supplied to the cation reduced water for raising the pH value of the cation reduced water. In particular, the control element activates the lye supplying element to supply lye to the cation reduced water, so that the pH value of the cation reduced water reaches a specific reference pH value. When using a beverage generating apparatus coupled to the water supply, said specific reference pH value of the water supplied to the beverage generating apparatus, ensures that a beverage with optimal qualities is generated.
The beverage generating apparatuses in particular comprise a coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus. Therefore, when the cation reduced water, which is used by the coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus, has a specific pH, which is optimized for coffee or tea extraction, a coffee or tea beverage with optimal quality can be generated and severed to the user.
In particular, since the controller is configured to activate the lye supplying element depending on the assessed pH value of the cation reduced water, during operation of the beverage generating apparatus, fluctuations in pH values of the cation reduced water due to varying cation exchange profiles of the cation exchange element during the operation of the cation exchange element can be counterbalanced.
According to one embodiment, the first pH sensor is fluidically positioned between the cation exchange element and the lye supplying element. Therefore, the first pH sensor is adapted to assess the pH value of the cation reduced water directly after cation exchange before any lye is supplied to the cation reduced water by the lye supplying element. Consequently, the controller can determine the specific amount of lye, which is supplied to the cation reduced water to reach a specific reference pH value of the cation reduced water.
According to one embodiment, the first pH sensor is positioned downstream of the lye supplying element. Therefore, the first pH sensor is adapted to assess the pH value of cation reduced water after lye is supplied to the cation reduced water by the lye supplying element. Consequently, by positioning the first pH sensor downstream of the lye supplying element a specific reference pH value of the cation reduced water can be monitored, so that during the supply of lye to the cation reduced water a too drastic increase in pH value of the cation reduced water can be prevented.
According to one embodiment, the apparatus further comprises a second pH sensor, which positioned downstream of the lye supplying element, wherein the second pH sensor is adapted to assess a second pH value of the cation reduced water, and wherein the controller is configured to activate the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water, depending on the first pH value of the cation reduced water, and/or depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
The second pH sensor, which is positioned downstream of the lye supplying element, in combination with the first pH sensor, which is positioned upstream of the lye supplying element enables to determine two pH values of the cation reduced water at two different fluidic positions in the water supply. The first pH value of the cation reduced water is assessed by the first pH sensor, which is fluidically positioned between the cation exchange element and the lye supplying element. The second pH value of the cation reduced water is assessed by the second pH sensor, which is fluidically positioned between downstream of the lye supplying element. Consequently, the pH value of the cation reduced water can be assessed before and after supplying the lye to the cation reduced water. Therefore, an optimal dosing (metering) of lye is ensured.
In particular, the controller is adapted to employ a feed-back loop to iteratively dose increasing amounts of lye the cation reduced water, when the first pH sensor upstream of the lye supplying element indicates too low pH values, until the second pH sensor downstream of the lye supplying element assesses that the second pH value corresponds to a specific target reference value.
According to one embodiment, the controller is configured to activate the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water depending on the assessed pH value of the cation reduced water, wherein after the activation of the lye supplying element the controller is configured to wait for an equilibration interval, and wherein after the equilibration interval the controller is configured to additionally activate the lye supplying element for supplying additional lye to the cation reduced water, depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
By waiting for the equilibration interval, it can be ensured that a proper mixing of the lye with the cation reduced water in the water supply has been performed, so that a very reliable second pH value of the cation reduced water in the water supply can be assessed by the second pH sensor.
According to one embodiment, the controller is configured to activate the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water, if the first pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor is below a reference pH value and/or if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor is below a reference pH value, wherein in particular the controller is configured to deactivate the lye supplying element for stopping the supply of lye to the cation reduced water, if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor corresponds to the reference pH value.
Therefore, the first pH sensor and the second pH sensor determine a lower and upper limit, respectively, for the pH value of the cation reduced water in the water supply. If the first pH sensor and/or the second pH sensor assess that the pH value upstream and/or downstream of the lye supplying element is below the reference value, the controller is configured to activate the lye supplying element to ensure that lye is added to the cation reduced water. On the other hand, the second pH sensor downstream of the lye supplying element can assess if the second pH value, after addition of the lye to the cation reduced water, reaches the reference pH value indicating and endpoint for the addition of lye, so that an increase of the pH value of the cation reduced water beyond the reference pH value is prevented.
According to one embodiment, the controller is configured to determine the amount of lye to be supplied to the cation reduced water by the lye supplying element based on at least one of the following: the difference between the pH value assessed by the at the least one pH sensor and a reference pH value, and the difference between the first pH value assessed by the first pH sensor and the second pH value assessed by the second pH sensor, wherein the controller is configured to activate the lye supplying element for supplying the determined amount of lye to the cation reduced water.
When determining the specific amount of lye to be supplied to the cation reduced water, the controller can rely on the difference between the first and/or second pH assessed by the first pH sensor and/or the second pH sensor and the reference pH value. If the controller has information of fluidic properties of the lye supplying element and the water supply and has information, i.e. concentration, quantity, of the lye stored in the lye supplying element the controller can determine based on the difference between first pH value and/or second pH value and the reference pH value for how long the lye supplying element has to be activated to provide the specific amount of lye to reach the target reference pH value.
On the other hand, the controller can also consider the difference between the first pH value of the cation reduced water upstream, as determined by the first pH sensor, and the second pH value downstream, as determined by the second pH sensor, to determine the specific amount of lye to be supplied by the lye supplying element.
According to one embodiment, the apparatus further comprises a magnesium supplying element, which is positioned downstream of the cation exchange element, and which is adapted to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water, wherein the magnesium ion containing solution in particular comprises magnesium sulfate and/or magnesium chloride, wherein the controller is connected to the magnesium supplying element and wherein the controller is configured to activate the magnesium supplying element to supply the magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Since the cation exchange element not only removes calcium but also magnesium from the water conveyed through the water supply, it can be beneficial to replenish the removed magnesium ions by adding a magnesium ion containing solution to the cation reduced water after cation exchange. This is in particular advantageous since magnesium ions present in water generally function as flavor enhancer, in particular enhancing the taste experience of specific beverages, such as coffee and/or tea.
In particular, the controller is configured to activate the magnesium supplying element to supply magnesium ion containing solution to the cation reduced water until a target concentration of magnesium ions in the cation reduced water between 1 ppm and 50 ppm, in particular between 15 ppm and 30 ppm, is reached.
According to one embodiment, the magnesium supplying element is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically upstream and/or fluidically downstream of the lye supplying element, and/or wherein the magnesium supplying element is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the cation exchange element and the first pH sensor, fluidically between the first pH sensor and the lye supplying element, fluidically between the lye supplying element and the second pH sensor, and/or downstream of the second pH sensor.
Therefore, depending on the mode of operation, the magnesium ion containing solution can be supplied at different fluidic positions to the water supply.
According to one embodiment, the controller is configured to determine the amount of water supplied by the water source, wherein the controller is configured to determine the amount of magnesium ion containing solution to be supplied to the cation reduced water based on the determined amount of water supplied by the water source, and wherein the controller is configured to activate the magnesium supplying element to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Therefore, the amount of supplied magnesium ion containing solution can be adjusted proportionally to the amount of water supplied by the water source.
According to one embodiment, the apparatus further comprises a magnesium detecting element, which is adapted to detect a magnesium ion concentration of the cation reduced water after the cation exchange, wherein the controller is configured to determine the amount of magnesium ion containing solution to be supplied to the cation reduced water by the magnesium supplying element depending on the detected magnesium ion concentration of the cation reduced water, and wherein the controller is configured to activate the magnesium supplying element to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Therefore, by measuring the specific concentration of magnesium ions in the cation reduced water, the controller can determine the specific amount of magnesium ion containing solution, which is necessary to reach the desired target concentration of magnesium ions in the cation reduced water. Preferably, a target concentration of magnesium ions in the cation reduced water ranges between 1 ppm and 50 ppm, in particular ranges between 15 ppm and 30 ppm.
According to one embodiment, the apparatus is fluidically connected to a beverage generating apparatus, in particular a hot beverage generating apparatus, which is adapted to generate a beverage, wherein in particular the apparatus is at least partially positioned within a housing of the beverage generating apparatus, or wherein in particular the apparatus is positioned separate from the beverage generating apparatus.
By fluidically connecting the water supply to the beverage generating apparatus, cation reduced water, which is conveyed through the water supply can be efficiently transferred to the beverage generating apparatus to generate the specific beverage desired by the user. In particular, the beverage generating apparatus is coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus, so that the cation reduced water can be used to generate coffee or tea.
According to a second aspect, the present invention discloses a method for reducing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus, comprising the following steps, removing cations from the supplied water by a cation exchange element of a water-hardness reducing apparatus to obtain cation reduced water, assessing a first pH value of the cation reduced water by a first pH sensor of the water-hardness reducing apparatus, and activating a lye supplying element of the water-hardness reducing apparatus for supplying lye to the cation reduced water by a controller depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
Therefore, the amount of lye to be supplied to the cation reduced water in the water supply can be efficiently varied according to the first pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor.
According to one embodiment, the method comprises the steps of assessing the first and/or second pH value of the cation reduced water by the first pH sensor and/or by a second pH sensor of the water-hardness reducing apparatus downstream of the cation exchange element, and activating the lye supplying element for supplying lye to the cation reduced water by the controller depending on the first pH value and/or the assessed second pH value of the cation reduced water.
Therefore, when employing different sensors for determining different pH values of the cation reduced water in the water supply, a very precise control of the supply of lye to the cation reduced water can be ensured.
According to one embodiment, the method comprises the further step of activating a magnesium supplying element of the water-hardness reducing apparatus, which is positioned downstream of the cation exchange element, by the controller to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Therefore, by supplying magnesium ions to the cation reduced water, the magnesium concentration of the cation reduced water can be adjusted to the desired optimal concentration range.
Brief description of the figures
Fig. 1 depicts a pH gradient in water a cation exchange using a cation exchange element with a non-buffered and a buffered cation exchange resin.
Fig. 2 depicts a water-hardness reducing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 3 depicts a water-hardness reducing apparatus according to a second embodiment of the present invention
Detailed description of the invention
Fig. 1 depicts a pH value gradient in water after cation exchange using a cation exchange element with a non-buffered and a buffered cation exchange resin.
The first curve 10 depicts a pH value gradient of water after cation exchange using a non-buffered cation exchange resin of a cation exchange element, which is depicted at the y-axis 20, depending on the volume of water in liter conveyed through the non-buffered cation exchange resin, which is depicted at the x-axis 30.
As can derived from the first curve 10, during cation exchange the non-buffered cation exchange resin releases protons in exchange for the bound cations present in the supplied water, thereby reducing the pH value of the cation reduced water after cation exchange. Due to the excessive release of protons by the new and unloaded cation exchange resin at the beginning of the flow of water, the pH value of the cation reduced water initially is about 4.3.
During continuous operation of the cation exchange element more and more cations are bound to the cations exchange resin, thereby reducing the cation binding capacity of the cation exchange element, which consequently leads to a reduced amount of released protons, which results in a linear increase in pH value of the cation reduced water during operation of the cation exchange element.
As can be derived from the first curve 10 of Fig. 1, during operation of the cation exchange element the pH value of the cation reduced water increases until it reaches a saturation volume 50, wherein at the saturation volume 50 the cation exchange resin is saturated at a reference (target) pH value 60 of 6.8.
When reaching the saturation volume, typically the cation exchange element is replaced, or the cation exchange resin is regenerated, since pH values of more than 6.8 do not allow that the chalk carbonic acid equilibrium is shifted sufficiently enough to provide a complete chalk deposit protection in the water supply.
The second curve 40 depicts a pH gradient of water after cation exchange using a buffered cation exchange resin of a cation exchange element, which is depicted at the y-axis 20, depending on the volume of water in liter flowing through the buffered cation exchange resin, which is depicted at the x-axis 30.
In the buffered cation exchange resin the protons adhered to the cation exchange resin have been at least partially replaced by alkaline ions, such as sodium, potassium and/or magnesium ions, so that during cation exchange said alkaline ions are released into the cation reduced water, thereby significantly minimizing the initial drop in pH value to only about 6.8, which is significantly higher than an initial drop in pH value to 4.3, when using a non-buffered cation exchange resin.
During continuous operation of the non-buffered cation exchange element more and more cations are bound to the cations exchange resin, thereby reducing the cation binding capacity of the cation exchange element, which consequently leads to an increase of the pH value during operation as can be derived from the second curve 40, until the reference (target) pH value 60 of 6.8 is reached.
The third curve 70 depicts a constant pH value of about 7.5 of water, which bypasses the cation exchange element, which is depicted at the y-axis 20, depending on the volume of water in liter, which is depicted at the x-axis 30.
Fig. 2 depicts a water-hardness reducing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The water-hardness reducing apparatus 100 is adapted for reducing the formation chalk deposits in a water supply 101 adapted to be coupled with a beverage generating apparatus 103, in particular a coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus.
The water-hardness reducing apparatus 100 comprises a water source 105 of the water supply 101 for supplying water, such as tap water, or a tank filled with tap water. In particular the water source 105 is fluidically connected to a household water connection for providing a constant flow of water, in particular tap water, to the water supply 101.
The water-hardness reducing apparatus 100 further comprises a cation exchange element 107, which is in fluidic connection with the water source 105 of the water supply 101, wherein the cation exchange element 107 is adapted to remove cations, in particular alkaline earth cations, in particular calcium ions and/or magnesium ions, from the supplied water to obtain cation reduced water.
Depending on the regional location of the household water connection, water, in particular tap water, may contain high concentrations of carbonate and calcium ions, which could lead to the formation of chalk deposits in the water supply 101 and/or beverage generating apparatus 103. By providing the cation exchange element 107 cations, in particular calcium ions and/or magnesium ions, can be efficiently removed from the water to provide cation reduced water, thereby reducing the formation of chalk deposits.
In particular, the cation exchange element comprises a strong acidic cation exchange resin, in particular a sulfonic acid-based resin, and/or the cation exchange element comprises a weak acidic cation exchange resin, in particular a carboxylic acid-based resin.
Due to the limited binding capacity of cations, when removing high concentrations of cations, a strong acidic cation exchange resin may be quickly saturated with cations, so that such saturated strong acidic cation exchange resin may have to be regularly regenerated, optionally with a solution of sodium chloride. Preferably, the strong acidic cation exchange resin comprises a pKs of less than 5.
A weak acidic cation exchange resin has an increased cation binding capacity and therefore does not have to be regenerated as often as strong acidic cation exchangers. Preferably, the strong acidic cation exchange resin comprises a pKs of more than 5.
According to an embodiment the strong and/or weak acidic cation exchange resin may be present in a non-buffered state, wherein upon calcium and/or magnesium binding, the non-buffered cation exchange resin releases protons in exchange for the bound calcium and/or magnesium ions.
According to an embodiment the strong and/or weak acidic cation exchange resin may be present in a buffered state, wherein the protons bound by the cation exchange resin have been at least partially replaced by alkaline ions, such as sodium ions and/or potassium ions. Upon calcium ion and/or magnesium ion binding, the buffered cation exchange resin releases the alkaline ions, such as sodium and/or potassium, in exchange for the bound calcium and/or magnesium ions.
The water-hardness reducing apparatus 100 further comprises a first pH sensor 109, which is positioned downstream of the cation exchange element 107, wherein the first pH sensor 109 is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water.
Such commonly used cation exchangers may include cation exchange resins in a non-buffered state, wherein upon calcium and/or magnesium binding, the non-buffered cation exchange resin releases protons in exchange for the bound calcium and/or magnesium ions.
A cation exchange element 107, especially if the corresponding resin is present in a non-buffered state, during the cation exchange process releases protons in exchange for the cations, in particular calcium and/or magnesium, bound by the resin. Due to the release of protons and the presence of carbonate in the water, the formation of carbonic acid after cation exchange is increased, which results in a decreased pH value of the cation reduced water after cation exchange. Depending on the amount and type of cation exchange resin to be used, the pH value of the cation reduced water may drop to a pH value of 4.3.
Since the pH value of the cation reduced water can significantly affect the quality of beverage 115 generated by the beverage generating apparatus 103, in particular can affect the extraction process of coffee from grounded coffee beans and/or the extraction process of tea from tea leaves, it is desirable to convey cation reduced water through the water supply 101 to the beverage generating apparatus 103, wherein said cation reduced water has an optimal pH, which does not significantly vary throughout the operation of the cation exchange element 107.
By assessing, in particular measuring, the first pH value of the cation reduced water by the first pH sensor 109 downstream of the cation exchange element 107, a control 111 of the water-hardness reducing apparatus 100, which is connected to the first pH sensor 109 can constantly monitor the pH value of the cation reduced water.
The water-hardness reducing apparatus 100 further comprises a lye supplying element 113, which is positioned downstream of the cation exchange element 107, wherein the lye supplying element 113 is adapted to supply lye to the cation reduced water. In particular, the first pH sensor 109 is fluidically positioned between the cation exchange element 107 and the lye supplying element 113. The lye supplying element 113 comprises a lye container 113-1 for storing lye, in particular sodium hydroxide and/or potassium hydroxide, and comprises a lye pump 113-2, in particular a micro-dosing pump 113-2, for pumping the lye stored in the lye container 113-1 to the cation reduced water, which is conveyed through the water supply 101.
Depending on the typically high concentration of the lye and the limited flow of the water through the water supply 101, which typically ranges between approximately 0.2 l/min and approximately 2.5 l/min, only a minimal volume of lye is dosed to the cation reduced water, which preferably is in the microliter range, therefore requiring a micro-dosing pump (micro-metering pump)113-2.
As can be derived from Fig. 2 the controller 111 is connected to the lye supplying element 113, in particular the lye pump 113-2. The controller 111 is configured to activate the lye supplying element 113 for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed pH value of the cation reduced water.
Therefore, depending on the extent of drop in pH value of the cation reduced water during cation exchange, by assessing the first pH value of the cation reduced water after cation exchange by the first pH sensor 109, the controller 111 can activate the lye supplying element 113 to supply the amount of lye to the cation reduced water in the water supply 101 to reach an optimal pH value of the cation reduced water, which is optimal for the beverage generating apparatus 103 to generate an optimal beverage 115, in particular an optimal coffee of tea beverage 115.
The water-hardness reducing apparatus 100 further comprises a second pH sensor 117, which is positioned downstream of the lye supplying element 113, wherein the second pH sensor 117 is adapted to assess a second pH value of the cation reduced water. In particular, the second pH sensor 117 is fluidically positioned between the lye supplying element 113 and the beverage generating apparatus 103. The controller 111 is configured to activate the lye supplying element 113 for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water, and/or depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
However, the second pH sensor 117 is an optional component of the water-hardness reducing apparatus 100, so that in a minimal configuration, the water-hardness reducing apparatus 100 may comprise just the first pH sensor 109. However, according to an additional embodiment of said minimal configuration, the sole first pH sensor 109 may fluidically positioned between the cation exchange element 107 and the lye supplying element 113, thereby assessing the pH value before the lye is supplied to the cation reduced water, or the sole first pH sensor 109 may be fluidically positioned downstream of the lye supplying element 113, thereby assessing the pH value after the lye is supplied to the cation reduced water.
According to the first embodiment, in addition to the first pH sensor 109 a second pH sensor 117 is present in the water-hardness reducing apparatus 100.
In the respective configuration, when determining the activation of the lye supplying element 113, the controller 111 can consider just the first pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor 109, or the controller 111 can consider just the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor 117. Alternatively, the controller 111 can consider the first pH value assessed by the first pH sensor 109 and the second pH value assessed by the second pH sensor 117.
When activating the lye supplying element 113, and when the controller 111 considers the first pH value assessed by the first pH sensor 109 and the second pH value assessed by the second pH sensor 117, preferably a feed-back loop is generated by the controller 111 to continuously dose the lye to the cation reduced water until a target pH value, i.e., reference pH value, of the cation reduced water is reached.
Preferably, the reference pH value of the ion reduced between ranges between approximately 6.3 to approximately 6.8, and preferably ranges between approximately 6.5 to approximately 6.7.
For example, one criteria for the controller 111 to activate the lye supplying element 113 may be if a first pH value and/or a second pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor 109 and/or the second pH sensor 117 is below a reference pH value.
For example an additional criteria for the controller 111 to deactivate the lye supplying element 113 for stopping the supply of lye to the cation reduced water may be, if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor 117 corresponds to a reference pH value. Therefore, when the second pH sensor 117 downstream of the lye supplying element 113 detects that the second pH value of the cation reduced water reaches a target pH value, the controller 111 can stop the supply of lye to the cation reduced water to prevent that the pH value of the cation reduced water surpasses the target pH.
For example, to consider a time lapse before the lye supplied to the cation reduced water reaches the second pH sensor 117, after the activation of the lye supplying element 113 the controller 111 is configured to wait for an equilibration interval, before the controller 111 additionally activate the lye supplying element 113 for supplying additional lye to the cation reduced water, depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
This would allow for an incremental and iterative supply of lye to the cation reduced water, so that the second pH assessed by the second pH sensor 117 downstream of the lye supplying element 113 is increases step-wise towards the target, i.e. reference, pH value, thereby preventing that excess supply of lye thereby specifically limiting the pH value of the cation reduced water to the target pH value.
Preferably, the controller 111 is configured to determine the amount of lye to be supplied to the cation reduced water by the lye supplying element 113 based on at least one of the following: the difference between the pH value assessed by the at the least one pH sensor 109, 117 and a reference pH value, and the difference between the first pH value assessed by the first pH sensor 109 and the second pH value assessed by the second pH sensor 117. After determining the amount of lye to be supplied to the cation reduced water, the controller 111 is configured to activate the lye supplying element 113 for supplying the determined amount of lye to the cation reduced water.
Furthermore, when determining the amount of lye to be supplied, the controller 111 may also consider the pump rate of the lye pump 113-2, diameters and lengths of fluidic connections within the lye supplying element 113, the temperature of the lye, and/or the viscosity of the lye. For example, such information may be stored in a look-up table, which can be accessed by the controller 111.
Therefore, for example depending on the significance of the drop in pH of the cation reduced water after cation exchange compared to the optimal pH desired for beverage generation, the controller 111 can modulate, i.e. increase or decrease, the amount of lye to be supplied to the cation reduced water. This prevents for example that by adding an excess of lye to the cation reduced water a target, i.e. reference, pH of the cation reduced water is surpassed.
Summarizing, the water-hardness reducing apparatus 100 comprises at least one pH sensor 109, 117, which is positioned downstream of the cation exchange element 107 to determine any drop in pH of the cation reduced water after cation exchange. When assessing the pH of the cation reduced water, the controller 111 activates the lye supplying element 113 to supply lye to the cation reduced water depending on the assessed pH of the cation reduced water to increase the pH, thereby counterbalancing the pH reducing effect of the cation exchange element 107.
This in particular allows to use cation exchange elements 107 in the water supply 101 with non-buffered weak acidic cation exchange resin, thereby maximizing the capacity and the operation time of the cation exchange element 107.
Moreover, after supplying lye to the cation reduced water, the cation reduced water comprising an optimal, non-varying, pH for beverage generation is supplied by the water supply 101 to the beverage generating apparatus 103, such as a coffee brewing apparatus or a tea brewing apparatus, such that a beverage 115, i.e. coffee or tea, with optimal beverage quality is generated to be consumed by the user of the beverage generating apparatus 103.
Fig. 3 depicts a water-hardness reducing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
The water-hardness reducing apparatus 100 according to the second embodiment depicted in Fig. 3 correspond to the water-hardness reducing apparatus 100 according to the first embodiment depicted in Fig. 2, except that the water-hardness reducing apparatus 100 according to the second embodiment depicted in Fig. 3 comprises a magnesium supplying element 119, which is positioned downstream of the cation exchange element 107, and which is adapted to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water. In particular, the magnesium ion containing solution comprises magnesium sulfate and/or magnesium chloride.
In this respect, it is mentioned that since calcium carbonate, i.e. chalk, has an approximately 20-times reduced solubility in water compared to magnesium carbonate, it is preferred to reduce the calcium ion concentration of the cation reduced water after cation exchange as much as possible, but is not necessarily required to also reduce the magnesium ion concentration due to the increased solubility of magnesium carbonate.
However, typically used cation exchange elements 107 are not calcium-selective, thereby not only removing calcium ions from the supplied water, but also magnesium ions. It is hereby noted that magnesium ions function as flavor carriers in a variety of beverages 115, in particular coffee or tea, so retaining a certain concentration of magnesium ions in the cation reduced water can be advantageous in respect to obtaining high-quality beverages 115, in particular coffee or tea.
Therefore, the controller 111 of the water-hardness reducing apparatus 100 according to the second embodiment is connected to the magnesium supplying element 119 and the controller 111 is configured to activate the magnesium supplying element 119 to supply the magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Preferably, the magnesium supplying element 119 comprises magnesium solution container 119-1 for storing the magnesium ion containing solution, in particular magnesium sulfate and/or magnesium chloride solution, and comprises a magnesium solution pump 119-2, in particular a micro-dosing pump 119-2 for pumping the magnesium ion containing solution stored in the magnesium solution container 119-1 to the cation reduced water, which is conveyed through the water supply 101.
As depicted in Fig. 3 the magnesium ion containing solution can be supplied to the water supply 101 via four different magnesium supplying pathways 121-1, 121-2, 121-3, 121-4.
According to the first magnesium supplying pathway 121-1, the magnesium supplying element 119 is adapted to supply the magnesium ion containing solution downstream of the second pH sensor 117.
According to the second magnesium supplying pathway 121-2, the magnesium supplying element 119 is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the lye supplying element 113 and the second pH sensor 117.
According to the third magnesium supplying pathway 121-3, the magnesium supplying element 119 is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the first pH sensor 109 and the lye supplying element 113.
According to the fourth magnesium supplying pathway 121-4, the magnesium supplying element 119 is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the cation exchange element 107 and the first pH sensor 109.
Therefore, depending on the specific application of magnesium dosage, one or more of the magnesium supplying pathways 121-,1 121-2, 121-3 and/or 121-4 may be present in the water-hardness reducing apparatus 100.
Preferably, the controller 111 is configured to determine the amount of water supplied by the water source 105, and to determine the amount of magnesium ion containing solution to be supplied to the cation reduced water based on the determined amount of water supplied by the water source 105. Therefore, due to the proportionality of the amount of magnesium ion removed by the cation exchange element 107 and the amount of water, which flows through the cation exchange element 107, the amount of magnesium ions to be supplied to the cation reduced water is based on the determined amount of water. Afterwards, the controller 111 activates the magnesium supplying element 119 so that the determined amount of magnesium ion containing solution can be supplied to the cation reduced water.
As an alternative preferred embodiment the water-hardness reducing apparatus 100 may further comprise a magnesium detecting element, preferably a magnesium-detecting electrode, which is adapted to detect a magnesium ion concentration of the cation reduced water after the cation exchange. In this case the controller 111 is configured to determine the amount of magnesium ion solution to be supplied to the cation reduced water by the magnesium supplying element depending on the detected magnesium ion concentration of the cation reduced water.
In this case the magnesium concentrations are directly determined by the magnesium detecting element after cation exchange, and the controller 111 can very accurately determine the amount of magnesium ion solution to be supplied to the cation reduced water. Afterwards the controller 111 activates the magnesium supplying element 119 to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Preferably, the controller 111 is adapted to activate the magnesium supplying element 119 to supply magnesium ion containing solution to the cation reduced water until a target concentrations of magnesium ions in the cation reduced water between 1 ppm and 50 ppm is reached, preferably between 15 ppm and 20 ppm.
Since a certain amount of magnesium ion in the cation reduced water is considered advantageous for the quality of the beverage 115 to be generated, the cation exchange element 107 may preferably comprise a buffered weak acidic cation exchange resin, wherein a magnesium ion containing buffer is used for buffering. Such magnesium ion buffered weak acidic cation exchange resin binds calcium ions present in the water in exchange for the magnesium ions adhered to the resin, thereby constantly releasing certain amounts of magnesium ions into the cation reduced water during cation exchange.
Since magnesium carbonate is 20-times more soluble than calcium carbonate, such release of magnesium ions is not considered to negatively affect chalk formation, but instead allows for a constant delivery of magnesium ions to the water supply, wherein said magnesium ions function as a flavor enhancer during generation of the beverage 115 by the beverage generating apparatus.
Fig. 4 discloses a method for reducing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus.
A first method step 201 comprises removing cations from the supplied water by a cation exchange element 107 of a water-hardness reducing apparatus 100 to obtain cation reduced water.
A second method step 203 comprises assessing a first pH value of the cation reduced water by a first pH sensor 109 of the water-hardness reducing apparatus 100.
A third method step 205 comprises activating a lye supplying element 113 of the water-hardness reducing apparatus 100 for supplying lye to the cation reduced water by a controller 111 depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
Reference signs
10 first curve
20 y-axis
30 x-axis
40 second curve
50 saturation value
60 reference pH value
70 third curve
100 water-hardness reducing apparatus
101 water supply
103 beverage generating apparatus
105 water source
107 cation exchange element
109 first pH sensor
111 controller
113 lye supplying element
113-1 lye container
113-2 lye pump
115 beverage
117 second pH sensor
119 magnesium supplying element
121-1 First magnesium supplying pathway
121-2 Second magnesium supplying pathway
121-3 Third magnesium supplying pathway
121-4 Fourth magnesium supplying pathway
200 Method for reducing the formation of chalk deposits in a water supply
201 First method step: Removing cations from the supplied water
203 Second method step: Assessing a first pH value of the cation reduced water
205 Third method step: Activating a lye supplying element
Claims
1. Water-hardness reducing apparatus (100) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising:
a cation exchange element (107), which is in fluidic connection with a water source (105), wherein the cation exchange element (107) is adapted to remove cations from the supplied water to obtain cation reduced water;
a first pH sensor (109), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the first pH sensor (109) is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water;
a lye supplying element (113), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the lye supplying element (113) is adapted to supply lye to the cation reduced water; and
a controller (111), which is connected to the first pH sensor (109) and to the lye supplying element (113), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
2. Apparatus (100) according to claim 1, wherein the first pH sensor (109) is fluidically positioned between the cation exchange element (107) and the lye supplying element (113).
3. Apparatus (100) according to claim 1, wherein the first pH sensor (109) is positioned downstream of the lye supplying element (113).
4. Apparatus (100) according to claim 2, the apparatus (100) further comprising a second pH sensor (117), which positioned downstream of the lye supplying element (113), wherein the second pH sensor (117) is adapted to assess a second pH value of the cation reduced water, and
wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water, and/or depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
5. Apparatus (100) according to claim 4, wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water depending on the assessed first pH value of the cation reduced water, wherein after the activation of the lye supplying element (113) the controller (111) is configured to wait for an equilibration interval, and
wherein after the equilibration interval the controller (111) is configured to additionally activate the lye supplying element (113) for supplying additional lye to the cation reduced water, depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
6. Apparatus (100) according to any of one of the preceding claims, wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, if the first pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor (109) is below a reference pH value and/or if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor (117) is below a reference pH value,
wherein in particular the controller (111) is configured to deactivate the lye supplying element (113) for stopping the supply of lye to the cation reduced water, if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor (117) corresponds to the reference pH value.
7. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of lye to be supplied to the cation reduced water by the lye supplying element (113) based on at least one of the following: the difference between the pH value assessed by the at the least one pH sensor (109, 117) and a reference pH value, and the difference between the first pH value assessed by the first pH sensor (109) and the second pH value assessed by the second pH sensor (117), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying the determined amount of lye to the cation reduced water.
8. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, further comprising a magnesium supplying element (119), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), and which is adapted to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water, wherein the magnesium ion containing solution in particular comprises magnesium sulfate and/or magnesium chloride, wherein
the controller (111) is connected to the magnesium supplying element (119) and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
9. Apparatus (100) according to claim 8, wherein the magnesium supplying element (119) is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically upstream and/or fluidically downstream of the lye supplying element (113), and/or
wherein the magnesium supplying element (119) is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the cation exchange element (107) and the first pH sensor (109), fluidically between the first pH sensor (109) and the lye supplying element (113), fluidically between the lye supplying element (113) and the second pH sensor (117), and/or downstream of the second pH sensor (117).
10. Apparatus (100) according to claim 8 or 9, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of water supplied by the water source (105), wherein the controller (111) is configured to determine the amount of magnesium ion containing solution to be supplied to the cation reduced water based on the determined amount of water supplied by the water source (105), and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
11. Apparatus (100) according to any of the claims 8 to 10, the apparatus (100) further comprising a magnesium detecting element, which is adapted to detect a magnesium ion concentration of the cation reduced water after the cation exchange, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of magnesium ion solution to be supplied to the cation reduced water by the magnesium supplying element (119) depending on the detected magnesium ion concentration of the cation reduced water, and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
12. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, wherein the apparatus (100) is fluidically connected to a beverage generating apparatus (103), in particular a hot beverage generating apparatus (103), which is adapted to generate a beverage (115), wherein in particular the apparatus (100) is at least partially positioned within a housing of the beverage generating apparatus (103), or wherein in particular the apparatus (100) is positioned separate from the beverage generating apparatus (103).
13. Method (200) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply (101) adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising the following steps:
Removing (201) cations from the supplied water by a cation exchange element (107) of a water-hardness reducing apparatus (100) to obtain cation reduced water,
Assessing (203) a first pH value of the cation reduced water by a first pH sensor (109) of the water-hardness reducing apparatus (100), and
Activating (205) a lye supplying element (113) of the water-hardness reducing apparatus (100) for supplying lye to the cation reduced water by a controller (111) depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
14. Method (200) according to claim 13, comprising the steps:
Assessing (203) the first pH value of the cation reduced water by the first pH sensor (109) and by a second pH sensor (117) of the water-hardness reducing apparatus (100) downstream of the cation exchange element (107), and
Activating (205) the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water by the controller (111) depending on the assessed first pH value and/or the assessed second pH value of the cation reduced water.
15. Method (200) according to claim 13 or 14, comprising the further step:
Activating (207) a magnesium supplying element (119) of the water-hardness reducing apparatus (100), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), by the controller (111) to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
1. Water-hardness reducing apparatus (100) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising:
a cation exchange element (107), which is in fluidic connection with a water source (105), wherein the cation exchange element (107) is adapted to remove cations from the supplied water to obtain cation reduced water;
a first pH sensor (109), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the first pH sensor (109) is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water;
a lye supplying element (113), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the lye supplying element (113) is adapted to supply lye to the cation reduced water; and
a controller (111), which is connected to the first pH sensor (109) and to the lye supplying element (113), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
2. Apparatus (100) according to claim 1, wherein the first pH sensor (109) is fluidically positioned between the cation exchange element (107) and the lye supplying element (113).
3. Apparatus (100) according to claim 1, wherein the first pH sensor (109) is positioned downstream of the lye supplying element (113).
4. Apparatus (100) according to claim 2, the apparatus (100) further comprising a second pH sensor (117), which positioned downstream of the lye supplying element (113), wherein the second pH sensor (117) is adapted to assess a second pH value of the cation reduced water, and
wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water, and/or depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
5. Apparatus (100) according to claim 4, wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water depending on the assessed first pH value of the cation reduced water, wherein after the activation of the lye supplying element (113) the controller (111) is configured to wait for an equilibration interval, and
wherein after the equilibration interval the controller (111) is configured to additionally activate the lye supplying element (113) for supplying additional lye to the cation reduced water, depending on the assessed second pH value of the cation reduced water.
6. Apparatus (100) according to any of one of the preceding claims, wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, if the first pH value of the cation reduced water assessed by the first pH sensor (109) is below a reference pH value and/or if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor (117) is below a reference pH value,
wherein in particular the controller (111) is configured to deactivate the lye supplying element (113) for stopping the supply of lye to the cation reduced water, if the second pH value of the cation reduced water assessed by the second pH sensor (117) corresponds to the reference pH value.
7. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of lye to be supplied to the cation reduced water by the lye supplying element (113) based on at least one of the following: the difference between the pH value assessed by the at the least one pH sensor (109, 117) and a reference pH value, and the difference between the first pH value assessed by the first pH sensor (109) and the second pH value assessed by the second pH sensor (117), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying the determined amount of lye to the cation reduced water.
8. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, further comprising a magnesium supplying element (119), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), and which is adapted to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water, wherein the magnesium ion containing solution in particular comprises magnesium sulfate and/or magnesium chloride, wherein
the controller (111) is connected to the magnesium supplying element (119) and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
9. Apparatus (100) according to claim 8, wherein the magnesium supplying element (119) is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically upstream and/or fluidically downstream of the lye supplying element (113), and/or
wherein the magnesium supplying element (119) is adapted to supply the magnesium ion containing solution fluidically between the cation exchange element (107) and the first pH sensor (109), fluidically between the first pH sensor (109) and the lye supplying element (113), fluidically between the lye supplying element (113) and the second pH sensor (117), and/or downstream of the second pH sensor (117).
10. Apparatus (100) according to claim 8 or 9, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of water supplied by the water source (105), wherein the controller (111) is configured to determine the amount of magnesium ion containing solution to be supplied to the cation reduced water based on the determined amount of water supplied by the water source (105), and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
11. Apparatus (100) according to any of the claims 8 to 10, the apparatus (100) further comprising a magnesium detecting element, which is adapted to detect a magnesium ion concentration of the cation reduced water after the cation exchange, wherein the controller (111) is configured to determine the amount of magnesium ion solution to be supplied to the cation reduced water by the magnesium supplying element (119) depending on the detected magnesium ion concentration of the cation reduced water, and wherein the controller (111) is configured to activate the magnesium supplying element (119) to supply the determined amount of magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
12. Apparatus (100) according to any of the preceding claims, wherein the apparatus (100) is fluidically connected to a beverage generating apparatus (103), in particular a hot beverage generating apparatus (103), which is adapted to generate a beverage (115), wherein in particular the apparatus (100) is at least partially positioned within a housing of the beverage generating apparatus (103), or wherein in particular the apparatus (100) is positioned separate from the beverage generating apparatus (103).
13. Method (200) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply (101) adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising the following steps:
Removing (201) cations from the supplied water by a cation exchange element (107) of a water-hardness reducing apparatus (100) to obtain cation reduced water,
Assessing (203) a first pH value of the cation reduced water by a first pH sensor (109) of the water-hardness reducing apparatus (100), and
Activating (205) a lye supplying element (113) of the water-hardness reducing apparatus (100) for supplying lye to the cation reduced water by a controller (111) depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
14. Method (200) according to claim 13, comprising the steps:
Assessing (203) the first pH value of the cation reduced water by the first pH sensor (109) and by a second pH sensor (117) of the water-hardness reducing apparatus (100) downstream of the cation exchange element (107), and
Activating (205) the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water by the controller (111) depending on the assessed first pH value and/or the assessed second pH value of the cation reduced water.
15. Method (200) according to claim 13 or 14, comprising the further step:
Activating (207) a magnesium supplying element (119) of the water-hardness reducing apparatus (100), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), by the controller (111) to supply a magnesium ion containing solution to the cation reduced water.
Abstract:
The present invention is directed to a water-hardness reducing apparatus (100) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply (101) adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising, a cation exchange element (107), which is in fluidic connection with a water source (105) of the water supply (101) for supplying water, wherein the cation exchange element (107) is adapted to remove cations from the supplied water to obtain cation reduced water, a first pH sensor (109), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the first pH sensor (109) is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water, a lye supplying element (113), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the lye supplying element (113) is adapted to supply lye to the cation reduced water, and a controller (111), which is connected to the first pH sensor (109) and to the lye supplying element (113), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
Selected Figure: Fig 1
The present invention is directed to a water-hardness reducing apparatus (100) for reducing the formation of chalk deposits in a water supply (101) adapted to be coupled with a beverage generating apparatus (103), comprising, a cation exchange element (107), which is in fluidic connection with a water source (105) of the water supply (101) for supplying water, wherein the cation exchange element (107) is adapted to remove cations from the supplied water to obtain cation reduced water, a first pH sensor (109), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the first pH sensor (109) is adapted to asses a first pH value of the cation reduced water, a lye supplying element (113), which is positioned downstream of the cation exchange element (107), wherein the lye supplying element (113) is adapted to supply lye to the cation reduced water, and a controller (111), which is connected to the first pH sensor (109) and to the lye supplying element (113), wherein the controller (111) is configured to activate the lye supplying element (113) for supplying lye to the cation reduced water, depending on the assessed first pH value of the cation reduced water.
Selected Figure: Fig 1