(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液の混合を制御する装置１０であって、
ａ）第１の反応物２０をタンク１４に供給するように構成された第１の注入口１６と、第２の反応物２４をタンクに供給するように構成された第２の注入口１８とを有したタンク１４と、
ｂ）第１と第２の反応物２０、２４を、第１と第２の注入口を介してタンクに添加することを制御する反応物供給コントローラ２８と、
ｃ）第２の反応物２４が溶液１２に添加された際に第２の反応物２４の添加を実質的に直ちに検出するように第２の注入口１８に実質的に隣接するタンク内に配置され、タンク内部の溶液１２内の反応物のイオン濃度を測定するプローブ３６を有した検出器３４であって、検出器３４が混合された溶液のイオン濃度を実質的に検出するように第１の反応物２０が溶液に添加され混合されているあいだ、溶液内の反応物の濃度を測定する機構を提供し、第２の反応物２４が溶液に添加されると第２の注入口１８に実質的に隣接する溶液の一部に第２の反応物２４が添加されたことを検出してこれにより、第２の反応物２４がタンクに導入されると第２の反応物２４の流入を検出し、これにより、混合が起こるのを待つまでもなくリアルタイムで第２の反応物２４の流入を確認できるようにする機構を提供する検出器３４とを備えた装置。
【請求項２】
検出器３４は伝導率検出器であることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。
【請求項３】
検出器３４はイオン濃度検出器であることを特徴とする請求の範囲１に記載の装置。
【請求項４】
装置１０は洗濯機であることを特徴とする請求の範囲２に記載の装置。
【請求項５】
装置１０は皿洗い機であることを特徴とする請求の範囲２に記載の装置。
【請求項６】
第１と第２の反応物は二つの部分からなる洗剤であり、第１の反応物２０は水酸化ナトリウムと水とからなる該二つの部分からなる洗剤のうちの化学エネルギー成分であり、第２の反応物２４は金属イオン封鎖剤と水とからなる該二つの部分からなる洗剤のうちのケラント成分であることを特徴とする請求の範囲５に記載の装置。
【請求項７】
タンク内の溶液に反応物を添加したことを感知する感知装置であって、タンクは第１の注入口と、第２の注入口と、第１と第２の注入口を介する反応物のタンクへの添加を制御をする反応物供給コントローラとを備え、第１の注入口は第１の反応物をタンクに供給するよう構成され、第２の注入口は第２の反応物をタンクに供給するよう構成され、該装置は、第２の反応物２４が溶液１２に添加された際に第２の反応物２４の添加を実質的に直ちに検出するように第２の注入口に実質的に隣接するように配置されタンク内の溶液の反応物のイオン濃度を測定するプローブを有した検出器を備え、検出器３４が混合された溶液のイオン濃度を実質的に検出するように第１の反応物が添加され溶液と混合している間、該検出器は溶液中の反応物の濃度を測定する機構を提供し、また該検出器は第２の反応物が溶液に添加されると、第２の注入口に実質的に隣接する溶液の一部で第２の反応物が添加されたことを検出し、これにより第２の反応物がタンク内に導入されると第２の反応物の流入を検出し、これにより、混合が起こるのを待つまでもなくリアルタイムで第２の反応物２４の流入を確認できるようにするような機構を提供することを特徴とする装置。
【請求項８】
検出器は伝導率検出器とイオン濃度検出器とからなる群から選択される検出器であることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。
【請求項９】
タンクは皿洗い機のタンクであることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。
【請求項１０】
第１と第２の反応物は２つの部分からなる洗剤で、第１の反応物が水酸化ナトリウムと水とを含有する該２つの部分からなる洗剤のうちの化学エネルギー成分で、第２の反応物が金属イオン封鎖剤と水とを含有する該２つの部分からなる洗剤のうちのケラント成分であることを特徴とする請求の範囲９に記載の装置。
【請求項１１】
溶液１２の混合を制御する方法であって、
ａ）第１の反応物２０をタンク１４に供給するよう構成された第１の注入口１６と、第２の反応物２４をタンク１４に供給するよう構成された第２の注入口１８とを有したタンク１４を提供する段階と、
ｂ）第１と第２の反応物を、第１と第２の注入口１６、１８を介してタンク１４に添加する際の制御をする反応物供給コントローラ２８を提供する段階と、
ｃ）第２の反応物２４が溶液１２に添加された際に第２の反応物２４の添加を実質的に直ちに検出するように第２の注入口１８に実質的に隣接したタンク内に配置され、タンク１４内の溶液１２の反応物のイオン濃度を測定するプローブ３６を有する検出器３４を提供する段階と、
ｄ）検出器３４が混合された溶液のイオン濃度を実質的に検出するように、検出器３４を使って、第１の反応物２０が溶液１２に添加され、溶液１２と混合している間、溶液の濃度を測定する段階と、
ｅ）検出器３４を使って、第２の反応物２４が溶液に添加されると、第２の注入口１８に実質的に隣接する溶液の一部で第２の反応物２４が添加されたことを検出し、これによって第２の反応物２４がタンク内に導入されると第２の反応物２４の流入を実質的に直ちに検出し、これにより、混合が起こるのを待つまでもなくリアルタイムで第２の反応物２４の流入を確認できるようにする段階とを備える方法。
【請求項１２】
検出器３４は伝導率検出器であることを特徴とする請求の範囲１１に記載の方法。
【請求項１３】
検出器３４はイオン濃度検出器であることを特徴とする請求の範囲１１に記載の方法。
【請求項１４】
検出器３４は反応物供給コントローラ２８と連絡しており、溶液１２内の反応物２０、２４の濃度と流入とを測定する段階には、反応物を所望の濃度にするために反応物をさらに溶液に追加する必要があるかを判定するために検出器３４から反応物供給コントローラ２８に情報を提供する段階が含まれることを特徴とする請求の範囲１１に記載の方法。
【請求項１５】
溶液内の反応物の流入を測定する段階中、反応物の流入が検出されなければ、コントローラ２８は所定の動作を開始することを特徴とする請求の範囲１４に記載の方法。
【請求項１６】
タンク１４は洗濯機のタンクであることを特徴とする請求の範囲１１に記載の方法。
【請求項１７】
タンク１４は皿洗い機のタンクであることを特徴とする請求の範囲１１に記載の方法。
【請求項１８】
第１と第２の反応物２０、２４は二つの部分からなる洗剤であり、第１の反応物２０は水酸化ナトリウムと水とを含有する該二つの部分からなる洗剤のうちの化学エネルギ成分であり、第２の反応物２４は金属イオン封鎖剤と水とを含有する該二つの部分からなる洗剤のうちのケラント成分であることを特徴とする請求の範囲１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般的には、タンク中の溶液へ反応物が添加されたことを感知する感知装置に関する。より詳細には、本発明は第１の反応物が第１の注入口から添加され溶液と混合されたとき、その溶液の濃度を検出する検出器を用いる感知装置に関する。この検出器は、第２の注入口に隣接して配置され、第２の反応物が第２の注入口から添加されるとその流入を検出するのにも利用される。
発明の背景
米国特許第５，３７０，７４３号は、洗浄溶液内の洗剤濃度を自動的に制御し、この溶液の導電率がセンサで判定され、その結果が洗剤濃度値に変換され、この濃度が現在値と比較され、濃度制御手段がその比較結果にしたがって作動される方法と装置を開示している。
米国特許第５，５００，０５０号は、例えば皿洗い機などの洗浄装置とともに用いられる洗剤ディスペンサコントローラに言及しており、このコントローラは、洗剤を洗剤供給源からその洗浄装置に分配する洗剤ディスペンサと、洗浄装置の洗いタンク内の洗剤濃度に対応する信号を発生する伝導率センサとともに用いられる。
市販の皿洗い機などの市販の洗浄システムは、洗浄過程で用いられる洗剤や化学薬品が、時には２つ以上の部分からなるシステムとして、機械に送られる。皿洗い機として、このシステムは典型的には化学エネルギー部分とケラント（Ｃｈｅｌａｎｔ）部分の二つの部分からなるシステムである。化学エネルギーは通常水酸化ナトリウムと、水あるいはその他の高苛性液体であり、ケラントは通常ＮＴＡ、ＥＤＴＡあるいはＳＴＰＰなどの金属イオン封鎖剤と水の混合である。これらの二つの部分が皿洗い機の洗浄用タンク内で混合し、いかなる状況にもカスタマイズされ、汚損レベルと水の硬度などに対応できるような洗浄用生成物を生成する。化学エネルギー部分は汚損レベルに応じて調節され、ケラント部分は水の硬度に応じて調節される。この二つの部分を利用する場合には以下のような問題が生じる。すなわち、２つの部分からなる洗浄システムの割合がかなり隣接した許容量内に保たれていないと、比較的高価なケラントの量が不必要に増加し、操作コストの上昇を招くか、十分なケラントが使用されない場合には皿洗い機のサイズを拡大するかどちらかの問題点がある。
驚くべきことに、２つの部分からなるシステムに関連したこの種の問題を、試薬供給コントローラにフィードバック情報を提供するのに用いられる新規な感知装置を適用すると解消できることが見出された。コントローラは、この感知された情報を用いて、溶液に加えられた化学薬品の量を制御する。
発明の要約
以下でさらに詳細に説明するように、反応物のタンク内の溶液への添加を感知する感知装置を開示する。したがって、本発明は、第１の注入口と第２の注入口とを有するタンクと、反応物を第１と第２の注入口を介してタンクに添加することを制御する反応物供給コントローラとを具備した溶液混合制御装置を提供する。第１の注入口は、第１の反応物をタンクに供給するように構成され、第２の注入口は第２の反応物をタンクに供給するように構成されている。装置は、タンク内部の溶液中の反応物のある特性を測定するプローブを有した、伝導率検出器やイオン濃度検出器などの検出器を備えている。プローブは第２の注入口に実質的に隣接したタンク内に配置されている。検出器は第１の反応物が溶液に添加され混合されている間に溶液内の反応物濃度を測定する機構を提供する。また検出器は、第２の反応物が溶液に添加されると第２の注入口に実質的に隣接する溶液の一部で第２の反応物を添加したことを検出して、これにより、第２の反応物がタンクに導入されると第２の反応物の流入を検出する機構を提供する。
本発明のひとつの実施形態において、タンクは皿洗い機のタンクであり、検出器は伝導率検出器であり、第１と第２の反応物は２つの部分からなる洗剤である。第１の反応物は水酸化ナトリウムと水などからなる該二つの部分からなる洗剤のうちの化学エネルギー成分であり、第２の反応物は金属イオン封鎖剤と水などからなる該二つの部分からなる洗剤のうちのケラント成分である。
本発明はまた、検出器が第１の反応物が溶液に添加され、混合されている間に溶液内の第１の反応物濃度を測定するのに用いられる方法を提供する。また、検出器は、第２の反応物が溶液に添加されると、第２の注入口に実質的に隣接する溶液の一部で第２の反応物が添加されたことを検出し、これによって第２の反応物がタンク内に導入されると第２の反応物の流入を検出するのに用いられる。好ましくは、検出器は反応物供給コントローラと連絡しており、溶液内の反応物の濃度と流入を測定する段階には、反応物を所望の濃度にするために反応物をさらに溶液に追加する必要があるかを判定するために検出器から反応物供給コントローラに情報を提供する段階が含まれる。また、溶液内の反応物の流入を測定する段階中、反応物の流入が検出されなければ、コントローラは、アラームを発したり、システム全体を停止するなどの所定の動作を開始するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴は添付の図面とともに現在の好ましい実施形態のいかに記載する説明を参照することによって最もよく理解されると思われる。すなわち
図１は本発明に係る、タンクと、反応物がタンク内の溶液に添加されたことを感知する感知装置とを備える装置を概略的に図示したものである。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１を参照して、溶液１２の混合を制御する、参照符号１０で一般的に示される装置について説明する。装置１０は、第１の注入口１６と第２の注入口１８を有したタンク１４を備える。第１の注入口１６は、第１の反応物２０を、好適で、容易に提供可能なソース２２からタンク１４に供給するように構成されている。第２の注入口１８は、第２の反応物２４を、好適で、容易に提供可能なソース２６からタンク１４に供給するように構成されている。反応物供給コントローラ２８は第１と第２の反応物を第１と第２の注入口からタンクに加える際の制御をする。コントローラ２８は任意の好適な形態をとる。この実施形態において、コントローラ２８は２個のぜん動ポンプ３０と３２の動作制御をする。ぜん動ポンプ３０と３２はそれぞれ、反応物２０と２４とをタンク１４に制御可能に送り込む。装置１０に、反応物が加えられると溶液を積極的に混合するための好適で容易に提供可能な攪拌機すなわち混合装置を設けるか、あるいは、溶液を混合装置の助けなしに混合させるようにしてもよい。
本発明によれば、感知装置すなわち検出器３４は第２の注入口１８に実質的に隣接したタンク内に配置されている。検出器３４は注入口１８の前方に直接配置し、反応物２４がタンク１４に送られると、検出器３４に反応物２４が直接流れるようにしてもよい。あるいは、検出器３４を、例えば注入口１８に隣接したタンク１４の壁に取り付け、注入口１８に隣接するよう配置してもよい。感知装置３４は、溶液１２のある特性を測定するプローブ３６を有する。感知装置３４は、伝導率検出器あるいはイオン検出器などの、ただしこれに限定しない、さまざまな好適で容易に提供可能な形態をとってよい。本発明は、センサのごく周囲の、反応物が原因で生じる溶液のある特性を感知することができるあらゆるセンサに同様に適用可能である。
以下でより詳細に説明する通り、注入口１６と１８に対する感知装置３４の配置により、感知装置３４は、第１の反応物２０が溶液に加えられ、混合可能になっている間、溶液内の第１の反応物２０の濃度とその濃度変化を測定するための装置となる。さらに、本発明によれば、感知装置３４はまた、注入口１８に隣接した配置されているので、第２の反応物２４が溶液に加えられると、第２の注入口１８と実質的に隣接したあるいは第２の注入口１８のごく周囲の溶液１２の部分への第２の反応物２４の流入を測定する機構となる。この装置により、プローブ３６は、たとえ第２の反応物２４が溶液に完全に混合するとプローブ３６を使っても検出が困難なものであっても、タンクに導入されるとその反応物２４の流入を検出することができる。注入口１８はプローブ３６に実質的に隣接してあるいは直接プローブ３６内に第２の反応物２４を排出するので、プローブ３６をごく周囲の領域内での第２の反応物２４の濃度は、反応物２４が溶液に一旦混合してしまった場合よりも一時的に、実質的に高くなる。これによって、プローブ３６は反応物２４がプローブのごく周囲の高濃度中に存在している短時間に、反応物２４のある特性を検出することができ、それにより反応物２４の流入を検出できる。
注入口１８に隣接してプローブ３６を配置することにより、混合が生じるのを待つまでもなくリアルタイムで反応物２４の流入を確認できる。この特徴により、混合に要する時間を配慮する必要なく、より早く反応物を添加する連続する段階中、コントローラを作動させることができるようになる。またこの特徴により、溶液にまだ完全に混合されたわけではないために検出器が添加された反応物の影響を検出する機会が得られる前に、あまりに多量の反応物を加えることによって生じる反応物の使いすぎを防ぐことにもなる。
こうしたセンサ装置により、単一の検出器だけで、さまざまな用途に対応でき、さらに検出器やプローブを追加する必要をなくし、したがって、装置のコストを下げ、複雑化を軽減できる。まず、検出器を用いて、溶液内の反応物の全体の濃度を検出する。これにより、コントローラが反応物の所望のレベルに達するのに、さらに反応物の追加が必要かどうかを判断できるような情報がコントローラに与えられる。第二に、第１の反応物が溶液に加えられ混合されると溶液内の反応物の濃度変化を検出するのに検出器を用いることにより、コントローラが第１の反応物を添加しようとしているときに、検出器は、第１の反応物が実際に加えられているのを確認する働きをする。第三に、上述のように、検出器を使って第２の反応物の流入が確認される。反応物が実際に添加されたことを確認することによって、このセンサ装置は、いつ供給ラインの目詰まりや装置が反応物のひとつの供給が不足しているなどの問題がおこるかを明らかにする機構を提供する。これらの機能はすべて単一のプローブで提供されるものである。このセンサ装置は、反応物の溶液への添加を制御するための好適なコントローラと組み合わされることにより、反応物の溶液への添加を正確に制御する装置となる。
ひとつの好ましい実施形態において、装置１０は市販の皿洗い機の形態をとっている。コントローラ２８は、第１の反応物２０が洗剤の化学エネルギー部分で、第２の反応物２４が洗剤のケラント部分であるような二つの部分からなる洗浄システムの分配制御に用いられる。化学エネルギー反応物２０は、例えば、水酸化ナトリウムと水であり、ケラント反応物２４は、例えば、水と混合したＮＴＡ、ＥＤＴＡあるいはＳＴＰＰなどの金属イオン封鎖剤であればよい。本実施形態において、プローブ３６は伝導率検出プローブであり、タンク１４内の洗浄溶液が混合されるそれぞれの時間での溶液の伝導率を検出するのに用いられる。この伝導率情報が、感知装置３４によってコントローラ２８に与えられ、２つの部分からなる洗剤を構成する２つの反応物の添加を制御をするのに使用される。洗剤の化学エネルギー部分はケラント部分より何倍も伝導率があるので、しかも、本発明によれば、この二つの部分が一回に付き一度タンク１４に送られて、それぞれ異なった時間でプローブ３６によって感知される。上述の通り、本実施形態においては、プローブ３６はケラント反応物２４が注入口１８を通って直接プローブ３６に向かうように配置されている。
市販の皿洗い機の実施形態の構成を説明してきたが、次にこの皿洗い機の操作に関するひとつの好ましい実施形態を説明する。二つの部分からなる洗剤を適切な割当量だけ混ぜて、タンク１４内で洗浄溶液１２を生成するために、コントローラ２８はまず、ポンプ３０によって、所定量の化学エネルギー反応物２０をタンク１４に加える。感知装置３４は、伝導率検出プローブ３６を使って、反応物が溶液に加えられ混合されるときの溶液の伝導率を測定することによって、添加された反応物が溶液１２に与える影響を測定する。典型的には、溶液の伝導率は、化学エネルギー反応物２０が実際に添加されたことを示す少なくとも所定の最低量だけ変化すると考えられる。伝導率のこの最低の変化量が感知装置３４に感知されなければ、コントローラ２８は第１の反応物を溶液に送るのに何か不具合があると判断し、したがって適切な処置を取る。この処置には、自動的にポンプ３０に呼び水を差す及び／又はシステム全体を停止して、装置に化学エネルギー反応物がないことを示すアラームを発することが含まれる。
化学エネルギー反応物２０がタンク１４に送られて、適切に検出された後、コントローラ２８によって、ポンプ３２は所定量のケラント反応物２４を溶液に加える。本発明によれば、ケラント反応物２４が直接プローブ３６に流れるように、注入口１８から溶液に加えられる。これによって、反応物２４が溶液１２全体と混ざり合う前にプローブ３６と実質的に隣接した溶液の当該部分でその反応物２４の濃度は、一時的に高くなる。濃度が高い間に、溶液が化学エネルギー反応物２０を含有している場合であっても、感知装置３４は伝導率検出プローブ３６を使って、ケラント反応物２４の流入を感知する。化学エネルギー反応物２０はケラント反応物２４より実質的に伝導率が高いので、ケラント反応物２４の存在を検出しようとする前に溶液と完全に混合してしまった場合、伝導率検出プローブ３６は、加えられたケラント反応物の存在を正しく検出できないこともある。しかし、ケラント反応物２４は注入口１８から直接プローブ３６に加えられるので、十分高い濃度でプローブ３６の周りに一時的に存在し、プローブ３６が溶液全体の伝導率ではなくその部分的な伝導率を検出でき、したがって、検出器はケラント反応物２４の流入を検出することができる。第１の反応物について上述のように、感知装置３４がケラント反応物２４が溶液に加えられているときにその存在を検出しない場合、コントローラ２８がそれに気づき、ある所定の処置をとる。やはりその場合も、このような所定の処置として、自動的にポンプ３０に呼び水を差す及び／又はシステム全体を停止し、装置にケラント反応物がないことを示すアラームを発することが含まれる。また、上述のように、ケラント反応物２４が溶液に添加されるとその流入が検出されるので、次の段階に進む前に溶液を混ぜるのを待つ必要がない。
洗剤の化学エネルギー部分とケラント部分を溶液に加える上述の段階は、洗剤の濃度が溶液中で望ましい状態になるまで、必要なだけ多数回繰り返してもよい。溶液の望ましい濃度は、溶液の伝導率と相関関係があるので、伝導率検出プローブ３６を使って、溶液の伝導率全体を検出することによりその望ましい濃度が感知される。
上述の感知装置を用いることによって、感知装置３４は、化学エネルギー反応物とケラント反応物がそれぞれ溶液に添加されるたびにその添加を検出するようにしてもよい。また、（ｉ）感知装置３４はそれぞれの反応物が添加されるたびにこの添加を感知し、（ｉｉ）感知装置３４は溶液全体の伝導率を感知し、（ｉｉｉ）コントローラ２８はそれぞれの反応物が添加されるたびにその所定量を分配するので、このことにより、２つの反応物の割合を厳密に制御することが可能になる。２つの部分からなる洗浄システムの割合を適切に制御することにより、二つの部分からなる洗剤の成分である化学薬品の使いすぎ、あるいは使用不足を防ぎ、システムの操作コストを低く抑えられる。すでに述べたように、比較的高価なケラントの量が不必要に増えると、操作コストも不必要に増加する。しかし、ケラントの使用が不十分だと、皿洗い機のサイズが大きくなる。
上記実施形態はそれぞれ特有の向きをしているさまざまな構成部品で説明してきたが、本発明はさまざまな構成部品をいろいろな位置にそれぞれの向きで配置させてさまざまな特定の構成をとりながら、しかも本発明の範囲内にとどめておいてもよいことを理解されたい。例えば、第１と第２の注入口はタンクのそれぞれ反対側に設けられていると説明してきたが、それが要件ではない。検出器が第２の注入口に実質的に隣接して配置されて、検出器が第２の反応物が溶液に添加されるとその流入を検出し、第１の反応物が容易に添加され混合されると溶液内の反応物濃度を検出できるものである限り、本発明は同様に適用可能である。さらに、説明してきた実施形態では２つの注入口と２つの反応物だけ備える例を示してきたが、さらに注入口と反応物を増やすような構成も、本発明の範囲内であることを理解されたい。
また、上述の具体的な実施形態は市販の皿洗い機についての説明であったが、本発明は反応物が溶液に混合される別の装置でも同様に適用可能である。その他の装置としては、洗濯機、ミキシングタンクやその他のこのような装置があるが、それらに限定されない。さらに、溶液を入れるのに用いられるタンクは、メインタンクではなくプレミックスタンクであってもよい。この場合、反応物はプレミックスタンク内で、上述のように、添加、検出、混合されてから、所望のメインタンク内に分配され、その他の任意の方法で用いるようにしてもよい。反応物をタンクに汲み入れるためのぜん動ポンプの説明をしてきたが、これが要件ではない。タンクに反応物を分配するほかのいかなる好適な構造も、本発明の範囲内にある。上述のように、感知装置３４は伝導率検出器、イオン検出器やその他のこのような装置などのさまざまな形態をとることができる。したがって、ここで述べたものは例示であるがそれに限定されないものと解釈されるべきであり、本発明はここで詳細に述べたことに限定されることなく、以下の特許請求の範囲の範囲内で変更が可能である。
【図１】
0003725556.tif 000002