(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学濃縮物を希釈剤で希釈することによって化学組成物を調製する装置であって、該装置は、
（ａ）希釈剤源からの希釈剤のアウトプットを制御するための、制御信号に呼応する計量手段；
（ｂ）少なくとも２つの化学濃縮物の供給源；
（ｃ）該計量手段および該化学濃縮物の供給源と流体連通し、該希釈剤と少なくとも１つの該化学濃縮物とを混合して化学組成物を形成するための混合マニホルドであって、該混合マニホルドが流出口を備える、混合マニホルド；
（ｄ）希釈率を測定し、該計量手段のために制御信号を生成するための制御手段；および
（ｅ）該流出口と有効に接続し、複数の使用点のうちの１つへ該化学組成物を積極的に押し出すための加圧された空気の供給源；
を有する装置。
【請求項２】
前記流出口と流体連通し、前記希釈剤および前記化学物質を前記混合マニホルドへと引き出すためのポンプ手段をさらに有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記計量手段が、可変であり、
（ａ）前記希釈剤の流量を示す第１の信号を生成するための第１の流量測定手段；
（ｂ）前記流出口からの前記化学組成物の流量を示す第２の信号を生成するための第２の流量測定手段；
をさらに有する請求項１に記載の装置であって、
（ｃ）前記制御手段は、該第１および第２の信号を受け取り、希釈率を測定し、前記化学濃縮物の希釈を制御する制御信号を生成する中央プロセッサをさらに備え、該制御信号が、該希釈剤計量手段をリアルタイムに調節することによって、希釈剤流量を調節する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
（ａ）前記希釈剤の流量を示す第１の信号を生成するための第１の流量測定手段；
（ｂ）前記流出口からの前記化学組成物の流量を示す第２の信号を生成するための第２の流量測定手段；
をさらに有する請求項１に記載の装置であって、
（ｃ）前記制御手段は、該第１および第２の信号を受け取り、希釈率を測定し、前記化学濃縮物の希釈を制御する制御信号を生成し、それによって、該制御信号が、化学物質弁が開く時間の長さを調節する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
化学組成物を複数のランドリー洗濯機へ配送するタイプの装置であって、該装置は、
（ａ）該ランドリー洗濯機へ接続させるインターフェースであって、該インターフェースは、該複数のランドリー洗濯機から化学組成物の配送要求を受け入れる受信手段を備えるインターフェース；
（ｂ）該ランドリー洗濯機からの要求に関する所定のルールのリストを保存している記憶手段；
（ｃ）化学組成物を該ランドリー洗濯機へ配送するための、該ランドリー洗濯機と流体連通しているディスペンサー手段であって、該ディスペンサー手段は、
（ｉ）希釈剤源からの希釈剤のアウトプットを制御する可変計量手段；
（ii）化学濃縮物の供給源；
（iii）該計量手段および該化学濃縮物の供給源と流体連通し、該希釈剤と該化学濃縮物とを混合して化学組成物を形成するための混合マニホルドであって、該混合マニホルドが流出口を備える、混合マニホルド；を有するディスペンサー手段；および
（ｄ）該受信手段、記憶手段およびディスペンサー手段と有効に接続し、該所定のルールに従って、受信された要求を優先付け、所定の階層的方法で化学組成物を該ランドリー洗濯機へ配送するように該ディスペンサー手段を作動させ、該化学組成物の希釈濃度を制御するためにリアルタイムで該可変計量手段を制御する制御手段；
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、制御された割合で水性希釈剤により化学濃縮物を希釈し、使用点まで希釈物を配送するディスペンサーシステムに関する。特に、本発明は、極めて正確な投与量および希釈率で水性ランドリー化学物質の調製およびランドリー洗濯機への配送、好適には、エアープッシュ（空気による押しだし）を利用する配送に関する。
発明の背景
化学クリーニング化合物は、これまで様々な機会に有用されてきた。このような化合物は、固体状、粒状、粉末状および液体状で製造される。これらのクリーニング化合物は、典型的に、濃縮されたバルク化学物質としてユーザーによって購入される。それから、通常、濃縮化学物質は、希釈されてからその使用点に配送される。希釈することにより安全性が高まり、使用点において要求される活性レベルが提供される。一般に、濃縮化学物質は、溶剤または希釈剤（例えば、水）と混合され、希釈されたクリーニング溶液を形成する。
多くのクリーニングプロセス（商業的ランドリー、産業製品洗濯および家事を含む）において、一連の溶液が使用の順に使用点まで分配される。本事例において、使用点は、洗濯が行われる領域を有する洗濯機を含むと考えられ得る。分配された溶液は、例えば、固体状、粉末状および液体状の洗剤、濃化された洗剤分散液、粘性洗剤液、剥離剤、脱脂剤、酸性化剤、アルカリメタけい酸塩、アルカリ金属水酸化物、金属封鎖剤、酵素組成物（脂肪分解性、蛋白質分解性など）、有閾剤、染料、光学増白剤、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、芳香剤、アルカリ炭酸塩、イオン制御剤、消泡剤、溶媒、共溶媒、屈水剤、すすぎ補助剤、漂白剤、および／または繊維柔軟剤を含み得る。具体的には、ランドリー環境において、洗剤、漂白剤、酸性化剤、青み剤および繊維柔軟剤が、順次用いられ得る。酸性化剤は、一般に、他の生成物に対して不相溶性を有する（例えば、洗剤はアルカリ性、酸性化剤は酸性、そして漂白剤は、典型的には、次亜塩素酸塩ナトリウムである）。他のクリーニングプロセスにおける成分もまた不相溶性であり得る。例えば、実施可能pHの変化が起こったり、化学物質が反応することがあり、それによってクリーニング特性が低下または破壊され得る。
このような不相溶性を考慮して、ランドリー機は、以前から、手動システムまたは各溶液につき１つの独立した配送システムを有するクリーニング溶液ディスペンサーを有していた。各溶液につき１つの独立した配送システムは、一般に、その意図された目的のためには有益であるが、各独立配送システムには、独自のポンプ、独自の配送管などが必要であるので高価である。
前述のシステムに伴う問題および高コストに対応して、化学物質の混合および分配のためのよりよいシステムの開発に大きな努力がなされてきた。これらのシステムは、例えば、Kirchmanの米国特許第4,691,850号明細書;Kwanの米国特許第4,090,475号明細書;Bauerleinの米国特許第2,823,833号明細書;Smithの米国特許第3,797,744号明細書;Martyの米国特許第4,941,596号明細書;Deckerの米国特許第4,976,137号明細書およびCzeckらの米国特許第5,203,366.6号明細書などがある。
Kirchmanの特許は、２つのマニホルドおよび分配マニホルドを介して化学化合物を引き出すポンプを有する時間ベースの化学物質ディスペンサーシステムを開示している。ポンプが、特定の時間、分配マニホルドを介して一度に１つの化学物質を引き出し得るように弁が配置される。そして、化学物質は、流出マニホルドを通過し容器内に配送される。水もまた流出マニホルドを通って配送され、水性の組成物を生成する。各化学物質が投入された後、システムの両マニホルドは洗い流され、化学物質投入口は、マニホルドの長手方向に沿って配置されている。Kwanの特許は、濃縮物をソレノイド弁を介して水の中で時間制御順次配送する装置を開示している。ポンプが、供給容器から化学物質を引き出す。流量計が、流出口での流量の測定に用いられる。
Bauerleinは、ベンチュリ管原理を用いて、ある割合で希釈された化学物質流を投入する装置を開示している。弁は、複数の濃縮物源から選択するの用いられる。
Smithの特許は、マニホルドに接続され、スプレーノズルに接続された複数の加圧化学化合物タンクを有する携帯用クリーニングおよび衛生化システムを開示している。各化合物タンクのアウトレッドが、加圧下で、３方向弁、計量弁、流量インジケーターおよび制御弁を通過し、マニホルド内に入る。化学化合物は、マニホルドの長手方向に沿った様々な点に配送される。しかし、このシステムは、化学物質の抽出および希釈を同時に行うことによって調製された複数のクリーニング組成物を順次配送するのに使用されるように設計されている。このシステムは、個々の化学化合物の流量を測定し制御し、クリーニングスプレーを連続的に形成する。
Martyの特許は、容積形ポンプに接続された混合マニホルドを有する、濃縮液を利用する容量ベースの混合システムを開示している。このシステムの動作では、マニホルド通路には水が充満し、マニホルドへの化学濃縮物源の弁が開かれ、ポンプが作動し、マニホルドから所定の量の水またはキャリアー流体を引き出し、同容量の化学濃縮物をマニホルドへ引き出す。ポンプは、所与の数のサイクルの間動作し、特定の容量の化学濃縮物を配送する。このシステムは、さらに、水またはキャリアー流体に対して所定の圧力を維持するための圧力調整器を有し、システムの制御を可能にしている。また、化学濃縮物投入口は、マニホルドの長手方向に沿って配置されている。
Deckerの特許は、マニホルドの長手方向に沿って配置される複数の化学化合物投入口を有するマニホルドを備える化学物質混合および投入システムを開示している。化学化合物を加圧下でマニホルドに配送するための複数の化学化合物供給ポンプおよび弁を有する。システムに品質制御を提供するために、充填ステーションおよび電子制御手段において、伝導性センサー、重量測定装置がある。
Czechの特許は、化学物質の混合および投入のためのシステムを開示している。歯車ポンプなどの容積形ポンプが、化学物質の選択のための空圧弁を有するマニホルドを通して化学物質を引き出す。１つのデジタル流量計が、流量を測定するために用いられる。マイクロプロセッサが制御に用いられる。
これら上記の化学濃縮物を希釈する方法はそれぞれ、個々の化学物質および水の固定オリフィス配送を含む。物質が固定されたオリフィス内を流れるので、これらの方法は、化学濃縮物の希釈を正確に制御することができないという問題がある。より詳細には、これらの配送システムは、粘度に依存しているので、希釈制御が欠如している。様々な温度および製造パラメーター、または他の要因のために、化学生成物の粘度は、容器によって異なる。従って、これら上記の方法を用いると、濃縮物の粘度によって割合が異なる化学濃縮物および希釈剤が配送される。
米国特許第5,014,211号明細書（Turnerらに発行）は、マニホルドから上流にある１つの流量計を利用するシステムを開示している。メイン運搬ポンプが、マニホルドの下流に位置し、水を引き出し流量計およびマニホルド内を通す。複数の二次的な計量ポンプが、マニホルドに注入する化学濃縮物に関して用いられる。開示された装置では、水をマニホルド内に注入し、水を流量計で測定することからサイクルが始まる。そして、適切な計量ポンプが、その計量ポンプの記憶された流量に基づいて所定の時間作動する。しかし、この開示された装置の１つの欠点は、計量ポンプの流量に到達するために、装置が運搬ポンプの一定の流量を推測するということである（すなわち、計量ポンプの推測された一定の流量−配送され測定された水＝配送された化学物質）。この装置はまた、流れ装置の伝導性プルーフを利用する。
米国特許第5,246,026号明細書（Proudmanに発行）は、２つの流量計、すなわち、マニホルドの上流のものとマニホルドの下流の第２のものを用いる装置を開示している。メイン運搬ポンプが、マニホルドおよび第２の流量計のいずれからも下流に位置する。メイン運搬ポンプは、水を引き出し、流量計およびマニホルド内を通す。弁が、マニホルドへ配送される各化学物質に関して用いられる。開示された装置では、水をマニホルド内にポンプで注入し、流量計で水を測定することからサイクルが始まる。次いで、適切な化学濃縮物弁が、２つの流量計の差に基づいて算出された時間のあいだ開かれる。しかし、この装置は、生成物濃縮物ピックアップラインにおいて流れ絞り弁を利用しているので、大量の水が使用点へ配送されることになる。
使用点へ配送される水の量もまた、クリーニングプロセスでの一要因であることは当業者によって理解される。他の要因は、化学物質、機械的作用、時間および温度を含み、このような要因が相互に関係する。例えば、水レベルが上昇するにつれて、機械的作用が減少するので、同程度のクリーニングを達成するためには、より多くの化学物質が必要となる。さらに、もし、サイズの異なる数台の機械が用いられると、ある洗濯機を完全に充満する水量でも、別の洗濯機では不十分であり得る。さらに、配送される希釈物の量は、配送される化学物質による。例えば、漂白剤の場合、配送される容量は高い方がよいが、サワーの場合、配送される容量は低い方がよい。
上記を考慮すると、使用点へ化学物質を配送するための水のフラッシュ（flush）の利用は、不都合であることが理解される。より詳細には、水のフラッシュは、マニホルドを洗い流し、希釈された濃縮物を使用点に配送することに関わる。ある量のフラッシュは、マニホルドおよび配送ラインが、不相溶性化学物質を保持しないことを確実にするのに有用であるが、一般に、希釈剤を使用点に押し出すのに必要とされる水量は、個々の洗濯機ごとに制御されることがなく、また、希釈された濃縮物を押し出すための水の使用は、比較的長時間必要である。
上記を考慮すると、化学組成物を正確に調製および配送するための方法および装置であって、配送される化学物質および／または特定の使用点／洗濯機に適した、正確に制御された割合で、化学濃縮物を希釈液で希釈する方法および装置の必要性がある。また、最適な希釈割合で希釈化学組成物を調製し、それを洗濯領域に配送する必要性がある。さらに、化学濃縮物を使用点へ押し出す別の様式を提供する必要性がある。
発明の要旨
本発明は、単一の希釈システムを用いてより正確な希釈制御を達成することによって、従来の技術の上記の問題に取り組む。本発明は、希釈剤の流れを複数の特定の予め選択された流量のうちの１つに合わせ、次いで、２つの流量計からの流量情報をモニターすることによって、よりよい希釈制御を達成する。本発明はまた、希釈された化学物質をエアープッシュを利用して所望の選択領域へ配送するので、使用される希釈剤の量が減少し制御可能となる。これらおよび他の改良の利用により、生産性が向上し、所望の濃度の化学物質が、より正確に配送され、制御可能な量の希釈剤で使用点で使用される。
本発明は、容器から測定された容量の化学濃縮物を引き出し、それを混合マニホルドで希釈剤により希釈し、希釈された化学物質を分配マニホルドシステムへ配送するための構造を提供する。より詳細には、本発明の原理によって構成された装置において、まず、希釈剤の流れが混合マニホルドを通して確立される。その流れが安定すると、希釈剤流入および混合マニホルド流出を測定する流量計の目盛りがつけられる。安定した公知の流量が確立すると、化学濃縮物弁が開かれる。化学濃縮物弁が開いた後すぐに、混合マニホルド内の希釈剤の流れを計量手段によって減少させることによって、混合マニホルドの真空が増加し、化学濃縮物をマニホルドに引き込み、そこで希釈剤と合流させる。
好適な実施形態において、制御手段が、２つの流量計から流量情報を受け取る。第１の流量計は、混合マニホルドへの希釈剤の流れを測定する。第２の流量計は、混合マニホルドからの化学濃縮物と希釈剤とが合流した流れを測定する。第１の流量計からと第２の流量計からとの情報を比較することによって、化学濃縮物の実際の希釈が測定され得る。本発明は、化学濃縮物の適切な希釈率を達成する流量情報を用いるので、本発明の希釈は、化学濃縮物の粘度に影響されない。
好適な装置の１つの特徴は、任意の第２のシステムの存在である。第２のシステムは、共通水源、制御手段及び分配マニホルドを除く、第１のシステムの構造要素のすべてを本質的に備えている。第２のシステムは、好ましくは、生成物を同一洗濯領域に同時に（例えば、界面活性剤とアルカリ）、または同時に第２の洗濯領域に配送し、かつ／またはより高い容量の希釈物を配送するための機能性を提供するために、より大きな運搬ポンプを備える。
本発明の別の特徴は、希釈された化学物質を洗濯領域に配送するためのエアープッシュの設置である。エアープッシュは、希釈された化学物質が混合マニホルドを出て分配マニホルドへ配送された後、作動することが好ましい。エアープッシュを設けることによって、希釈された化学物質は、より迅速により効率的に、制御された量の希釈剤で配送される。さらに、エアープッシュを設けることによって、次の投入サイクルが、より早く開始され得、要求の待ち行列が少なくなる。
さらに別の特徴が、使用点コマンドスタッキング特徴の設置である。好ましい実施形態は、制御手段を含んでいるので、ソフトウエアベースの論理の流れを用いて、コマンドがスタックされ、所定の階層化における様々な洗濯領域からの要求に応じて作動する。この特徴は、希釈された化学物質を、およそ同じ期間に様々な化学物質を要求する複数の洗濯領域に配送する際により多くの応用を提供する。
本発明のさらなるオプションは、流量計の差に基づいて計量手段のリアルタイムの調整を提供することである。例えば、もし、実際の希釈が、予め設定された範囲外であるなら、制御手段が、計量手段に信号を送り、希釈剤の流れを調整し、適切な希釈率を達成する。
従って、本発明の１つの実施形態によれば、希釈剤で化学濃縮物を希釈することによって、化学組成物を調製するための装置であって、希釈剤源からの希釈剤の排出を制御するための、制御信号に呼応する計量手段；少なくとも２つの化学濃縮物の供給源；計量手段および化学濃縮物の供給源と流体連通し、希釈剤と少なくとも１つの化学濃縮物とを混合し、化学組成物を形成する混合マニホルドであって、流出口を有する混合マニホルド；希釈率を測定し計量手段のための制御信号を生成する制御手段；流出口と有効に接続され、化学組成物を複数の使用点のうちの１つに活発に押し出すための加圧された空気の供給源；を有する装置を提供する。
本発明の別の実施形態によれば、化学組成物を複数のランドリー洗濯機へ配送するタイプの装置であって、かかる装置は、ランドリー洗濯機へ接続させるインターフェースであって、インターフェースは、複数のランドリー洗濯機から化学組成物の配送要求を受け入れる受信手段を備えるインターフェース；ランドリー洗濯機からの要求に関する所定のルールのリストを保存している記憶手段；化学組成物をランドリー洗濯機へ配送するための、ランドリー洗濯機と流体連通しているディスペンサー手段であって、かかるディスペンサー手段は、希釈剤源からの希釈剤のアウトプットを制御する可変計量手段；化学濃縮物の供給源；計量手段および化学濃縮物の供給源と流体連通し、希釈剤と化学濃縮物とを混合して化学組成物を形成するための混合マニホルドであって、混合マニホルドが流出口を備える、混合マニホルドを有するディスペンサー手段；および受信手段、記憶手段およびディスペンサー手段と有効に接続し、所定のルールに従って、受信された要求を優先付け、所定の階層的方法で化学組成物を該ランドリー洗濯機へ配送するようにディスペンサー手段を作動させ、化学組成物の希釈濃度を制御するためにリアルタイムで可変計量手段を制御する制御手段；を有する装置を提供する。
本発明を特徴付けるこれらのおよび他の利点ならびに特徴は、特に、本明細書に添付され、本明細書のさらなる部分を形成している請求項に指摘されている。しかし、本発明およびその使用によって得られる利点をよりよく理解するために、本明細書のさらなる部分を形成する図面、および付随の説明を参照すべきである。図面には、本発明の好適実施形態が説明および記載されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によって構成された液体化学物質の希釈および投与システム201の好適な実施形態の機能的ブロック図を示す。
図2aは、商業的なランドリー環境において使用される本発明の実施形態を示す。
図2bは、商業的なランドリー環境において使用される本発明の別の実施形態を示す。
図３は、図１に示す本発明の制御手段100の機能的ブロック図を示す。
図４は、図１に示す本発明の計量手段10の好適な実施形態を示す。
図５は、図４の計量手段10の別の実施形態を示す。
図６は、図１に示す混合システム300の実施形態の斜視図を示す。
図７は、互いに連携して用いられる第１の混合システム300および任意の第２の混合システム300'の機能的ブロック図を示す。
図８は、図１のダイバータマニホルド15の構成を模式図に示す。
図９は、本発明の制御手段の好適なプログラムステップの論理の流れ図である。
本発明の詳細な説明および好適な実施形態
図面を参照すると、幾つかの図において、同様の番号は同様の部分を示し、本発明によって構成された液体化学物質の希釈および投与システムが、概して201で表わされている。希釈システム201は、一般に、混合システム300、制御手段100、希釈剤源120、複数の化学物質源17、ダイバータマニホルド15、およびエアープッシュ源22を備える。希釈された化学物質は、好適な実施形態においては、複数のランドリー洗濯機（それぞれ洗濯領域を有する）である１つ以上の使用点に配送される。
一般に、本発明による希釈システム201は、減圧によって、供給源17（図２に最適に示され、17a〜17lとして表される）の１つから化学濃縮物を引き出し、それを希釈剤により混合マニホルド12内で希釈し、化学組成物を使用点18に配送する。
典型的な好適な実施形態において、化学濃縮物および本発明は、図2aに示す商業的ランドリーにおいて用いられる。希釈および投与システム201（図１に最適に示される）は、密閉部30に位置する。化学濃縮物17a〜17lは、密閉物30の近傍に位置する。図2aは、ダイバータマニホルド15から洗濯機／使用点18へと繋がる流体連通ライン32を示す。以下にさらに説明するように、エアープッシュを用いて、希釈された化学物質を使用点18に配送する。コンピュータ36もまた、データ収録および／または洗濯機18a〜18eおよび希釈および投与システム201の動作のプログラミングを補助するの用いられ得る。電気ケーブル35が、リアルタイムデータおよび指示を送信および／または収集するのに用いられ得る。
図2bに、別の環境を示す。しかし、本発明の原理は、多くの他の環境にも用いられうことが当業者には理解される。希釈および投与システム201が、密閉部30に位置する。図2bは、密閉部30からダイバータマニホルド15へと繋がる１つの流体連通ライン31を示す。しかし、このようなダイバータマニホルド15は、同一の密閉部30内に位置するのが好ましく、複数の流体連通ライン32が洗濯機／使用点18a〜18hと１対１で使用されるのが好ましい。
典型的な実施形態の使用点／洗濯領域に与えられ得る化学濃縮物は、洗剤、繊維柔軟剤、漂白剤および酸性化剤などであるが、これらに限らない。これらのバルク化学濃縮物は、本発明の原理によって希釈され、生成物ダイバータ手段15によってランドリー機に配送される。化学濃縮物の正確な数は、応用によって変化し得ることが理解される。
希釈剤源120は、適切な弁19を有する高温希釈剤および低温希釈剤の供給源および希釈貯蔵部20を含む。希釈剤源および弁19は、希釈貯蔵部20と流体連通している。希釈貯蔵部20は、計量手段10（後述）とさらに流体連通し、計量手段は流量測定手段11と流体連通している。測定手段は、マイクロ−トラック  システムス（Micro−Trak Systems）製造のモデルNo.FM500−Ｈと指定されたタイプのタービン流量計が好ましい。インペラータイプの計量器が、好適な実施形態において用いられているが、他のタイプの流量測定装置も用いられ得る。
通常の動作の間、貯蔵部20の希釈剤レベルは、充満レベルに維持され、希釈剤温度は、高設定点と低設定点との間に設定される。希釈剤レベルが下がってくると、レベルセンサー111（図３に最適に示される）が測定し、許容可能レベルおよび温度範囲内で貯蔵希釈剤を維持することが求められると、高温および./または低温希釈剤弁19を作動することによって、貯蔵部20が再充填され得る。
高希釈剤レベルセンサー111は、貯蔵部20が溢れるのを防ぐ。低レベルセンサー111は、希釈剤が貯蔵部20から引き出されると信号を送出し、追加の希釈剤が、希釈剤弁19を介して加えられる。温度センサー21は、貯蔵部20内の希釈剤の温度をモニターする。
本発明の好適な実施形態の構成の他の要素の説明に進む前に、このような構成をなす様々な要素は、希釈される様々な化学物質に耐え、吸いつかない材料から選択されるべきであることを理解するべきである。さらに、図６は混合システム300および分配マニホルド手段15の様々な構成要素の好適な配置を示すが、様々な要素の詳細な説明は、図１および図３〜図９に記載の機能的な要素に関連して行われる。
混合システム300
図１を再度参照すると、混合システム300は、計量手段10、第１の流量計11、混合マニホルド12（流出口を有する）、ポンプ13、第２の流量計14、およびダイバータマニホルド15を備える。図１において、流体連通である機能ブロックは、互いに二重線で接続されていることが当業者に理解され得る。さらに、電気信号連通である機能ブロックは互いに一重線で接続されている。
次に、図４および図５を参照すると、計量手段10は、一般に、異なるサイズの計量オリフィス42a〜42dを有する多数の希釈剤流入弁41a〜41d（図４に最適に示される）、または、絞り弁、可変直径オリフィス、ピンチ管およびニードル弁などの１つの可変流量弁43（図５に最適に示される）のような希釈計量手段40を備える。好適な実施形態において、計量手段10は、４つの希釈流入弁41a〜41dおよび４つの異なるサイズの計量オリフィス42a〜42dを有する。希釈剤流入弁41a〜41dは、直接作動弁タイプであり得る。この様式の弁の製造業者の１つは、キャロル  ストリーム，イリニイ州（Carol Stream,Illinois）のイートン  コープ（Eaton Corp.）である。希釈剤流入弁41a〜41dは、互いに並列に接続される。さらに、対応する計量オリフィス42a〜42dは、互いに異なるサイズを有する。従って、１つ以上の希釈剤流入弁41a〜41dを作動させることによって、16の異なる希釈剤流量が達成される（例えば、弁41a〜41dが開閉して24通りの可能な組み合わせが可能である）。異なる制限オリフィス42a〜42dの直径の比は、1:2:4:8である。しかし、他の比および弁の数が用いられ得ることを当業者は理解し得る。
下の表１は、サイズの比が1:2:4:8の４つの計量オリフィスから、16の異なる流量が達成されることを示す。
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流量は、周知の流体力学原理に従って変化することが理解され得る。
上記のように、計量手段は、希釈剤の流れの可変レベルに対して機能性を与える。実際、異なるサイズの計量オリフィスを有する多数の希釈剤弁、絞り弁、可変直径オリフィス、ピンチ管またはニードル弁を含む、希釈剤の制限のいかなる方法も、用いられ得る。差動計量手段を提供することによって、適切な量の希釈された化学物質および希釈剤が、洗濯領域に配送される。これは、幾つかの理由により、希釈された化学物質を効率的に配送する、特に効果的な方法であり得る。例えば、洗濯領域のサイズによっては、配送される希釈剤の容量が小さくなければならない場合がある。さらに、化学物質のタイプによっては、希釈濃度を制御しなければならない場合もある。
図１に再度戻ると、混合マニホルド12は、第１の流量計11、少なくとも１つの化学濃縮物源17およびポンプ13と流体連通している。好適な実施形態において、ポンプ13は歯車タイプのポンプである。これらのタイプの製造業者の１つは、オバードルファー（Oberdorfer）である。ポンプ13は、モデルNo.2906−D5−８で指定される１分当たり2.8ガロンのポンプである（もし、より大きな第２のポンプも用いるなら、そのポンプは、オバードルファー製の、モデルNo.2908DSで指定される１分当たり8.0ガロンのポンプを使用することができる）。
化学濃縮物弁23が、混合マニホルド12と各化学濃縮物源17との間に配置される。弁23は、化学濃縮物の選択的配送を提供し、制御手段100（後述）からの信号によって作動する。弁23は、通常、閉じており、化学物質が所望であるときに開かれる。好適な実施形態における化学濃縮物弁23は、GEMSによって製造され、そのモデル指定は、202−15−Ｅ−１−１−５−１−24−60である。
ポンプ13は、上記の流量計と同様であり得る第２の流量測定手段14と流体連通している。第２の流量計14は、生成物ダイバータ手段15と流体連通している。
ダイバータ手段15
図１および図８を参照すると、生成物ダイバータ手段15は、分配マニホルド24、１つ以上の分配弁25および各分配弁のアウトレット26を備える。エアープッシュ源22もまたアウトレット26と流体連通しており、弁27を介して接続されている。流量スイッチ16もまたアウトレット26内に位置している。
分配マニホルド24と各アウトレット26との間に流体連通の別個の分配弁25があり、化学組成物の選択的制御および多くの使用点18a〜18hのうちの１つへの配送を提供する。分配弁25およびアウトレット26の数は、使用点の数によって変更し、本明細書に示された数は一例であることが理解され得る。好適な実施形態において用いられる分配弁25は、化学濃縮物弁23に関して上で述べたGEMによって製造されている。
エアープッシュ源22と分配マニホルド24との間の流体連通の別の位置が、図８の37として示されている。この任意の位置37は、マニホルド24全体のための１つの弁による構成を提供する。
エアープッシュ
本発明はまた、分配弁25を閉じ、空気流入弁27を開くことによってエアープッシュを提供する。これにより、エアープッシュ源22をアウトレット26と流体連通して配置する。エアープッシュ源は、圧縮空気タンクまたは他のプラント用空気の供給源であり得る。一般に、このような供給源の圧力は、15ポンド未満が好ましいが、特に、圧力制御装置が用いられる場合には、任意の圧力が用いられ得る。
エアープッシュは、水を用いる他のシステムと比較すると、より迅速に、希釈された化学物質を配送する。さらに、エアープッシュは、より制御可能な量の希釈剤および化学物質が使用点に与えられることを提供する。このため、ランドリー機内の希釈剤の容量を制限するとともに、より正確な希釈率になる。エアープッシュの別の利点は、投入サイクルの速度を上げるので、より迅速に、次の要求の対応が行われ得る。
好適な実施形態における空気流入弁27は、MACによって製造され、このモデルNo.指定は35A−B00−DACA−1BAである。使用点18へ流体連通を提供する配送ライン26は、高容量システムでは3/4インチI.D.、低容量システムでは1/2インチI.D.が好ましい（２種類の容量のシステムについては、別の実施形態との関連で後に述べる）。配送ラインの直径は、濃縮物の容量、エアープッシュの有効性、および使用されるポンプに従った大きさおよび構成を有することが理解され得る。
エアープッシュに必要とされる時間を決定するために、流体力学の技術分野で周知の方法が用いられる。例えば、15psiの空気圧において、3/4インチI.D.ラインは、水平方向に１秒に約30〜40フィートで圧力源から水を放流する。
制御手段100
図３を参照すると、本発明の原理によって構成された制御手段100の好適な実施形態の機能ブロック図が示されている。中央プロセッサおよびその周辺構成要素は、一般に、参照番号100で表される。制御手段100は、図３に示すように、CPU104、直列通信インターフェースブロック103、スイッチインターフェースブロック109、リセット回路、DIPスイッチおよびLEDインジケータブロック101、リレードライバ108、リレー107、外部リレーボード106、A/Dインターフェースブロック105ならびに流量計インターフェース102を備える。
CUP104は、80C51FA CPUチップ、システム100を制御するためのファームウエアを含んでいる64Kバイト（byte）のROM、データの保存および検索のための32KバイトのRAM、ならびにCPU104を周辺チップおよび装置と接続するための様々な“グルー（glue）”ロジックを備える。CPU104は、A/Dインターフェース105、流量計インターフェース102、リセット回路、DIPスイッチおよびLEDインジケータ101、直列通信103、スイッチインターフェース109およびリレードライバ108に接続される。A/Dインターフェース105は、２つ（０から５ボルト）の８ビットA/Dコンバータチャネルを用いて、CPU104による処理のために、希釈剤貯蔵部20の温度および混合マニホルド10の任意の真空レベルを８ビット値に変換する。
流量計インターフェース102は、雑音耐性を向上させるように条件づける信号を送出し、０〜12ボルトの流量計出力をCPU104によって読み出される０〜５ボルトの信号に減少させる。
リセット回路、DIPスイッチおよびLEDインジケータ101は、パワーアップ後、または雑音誘発のCPUクラッシュの場合、リセット信号を生成するためのリセット回路からなる。DIPスイッチは、フィールドまたはシステム生産設定のいずれかの動作の特別モードのためのシステムを構成するのに用いられる。LEDインジケータは、フィールドまたはシステム生産設定での障害状況または診断状況を示すのに用いられる。
直列通信ブロック103は、9600ボーで動作する４つの両方向RS−485直列通信ポートを備える。ユーザインターフェースモジュールが、このインターフェースを介して制御キャビネットと接続される。ユーザインターフェースブロック112は、投入活動および洗濯機（例えば、使用点18）の状態を報告するためのものである。
スイッチインターフェース109は、水貯蔵部レベルセンサー111とCPU104との間のインターフェースである。
リレードライバ108は、システム201内の種々の弁、ポンプおよびリレーを作動させるために用いられるリレー駆動回路を含む。リレードライバ108は、CPU104、10のリレーブロック107および外部リレーボード106と接続される。好適な実施形態におけるリレー107は、CPUボード上にあり、120のVACアクチュエータを制御するのに用いられる。リレー107は、リレードライバ108および種々の弁（23、25、27）、計量手段10、ポンプ13などに接続する。これらは、図３において１つのブロックとしてまとめて示されている。
外部リレーボード106は、さらなるアクチュエータを制御するのに用いられるリレーである。外部リレーボード106は、リレードライバ108に接続される。
図３に詳細に記載されていないが、種々の装置、メモリおよびマイクロプロセッサが、意図されたように作動するように、適切なバイアスおよび基準供給源に適切に接続され得る。同様に、適切なメモリ、バッファおよび他の付随する周辺装置が、意図されたように作動するようにCPU104に適切に接続され得る。
実施例
例えば、希釈および投与システム201の制御手段100は、図９に示す以下のプログラム論理ステップに従って作動し得る。プログラムは、概して900で示され、ブロック901から始まる。
ブロック902において、使用点18からの要求が、制御手段100によって受け取られる。
ブロック903において、制御手段100は、要求が優先的洗濯機からのものであるかどうか判断する。種々の理由（例えば、サイズの理由、ランドリーの型など）により、ある使用点からの要求を包括的に優先させることが有利であり得ることが当業者に理解され得る。そのような場合、使用点（例えば、要求している洗濯機）からの要求が、「優先生成物」（後述）として指定され、それらをより迅速に優先洗濯機に配送する。
ブロック904において、表２に記載の階層化に従って、要求の対応が行われる。
0003628024.tif 000003
２つの優先レベルのみを表２に示しているが、多くの優先レベルが階層化に用いられ得ることが理解され得る。例として、表２は、優先生成物が、優先生成物であるか、またはそうではないか（例えば、２つの優先レベル）のいずれかであることを示す。しかし、多くの優先事項が、「優先生成物」の優先を確定するために用いられ得ることが理解され得る。同様に、高いランクの優先洗濯機などが確定され得る。要求の優先が同じである場合は、好適な実施形態において、受け取られた第１の要求が作動する。
ブロック905において、前フラッシュステップが行われる。計量手段10が、その最も広い設定にまで開かれ、ポンプ13が作動し、適切な弁25が、要求しているランドリー機のために開かれる。約10秒間、希釈剤／水が配送される。その間、第１の流量計11および第２の流量計14が順次、目盛り付けられる。
ブロック906において、化学物質引出しステップが行われる。適切な弁23が開かれ、直ちに、計量手段10は少量の設定に合わされる。弁23は、第１の流量計11と第２の流量計14との差によって、一定の期間、開かれたままにされる。化学物質を混合マニホルド12へ引き出す時間は、本質的に以下の２つの要因よる。
ａ）所望のオンスの数、および
ｂ）化学物質の粘度（例えば、漂白剤は、アルカリより比較的速く流れる）。
所望のオンスが計量されると、生成物弁23は閉じる。この時、化学物質は、混合マニホルド12にあり、使用点までの途上ではあるが、完全に配送されていない。
ブロック907において、後フラッシュが行われる。希釈剤／水が、化学物質をさらに配送し、微量の化学濃縮物を混合マニホルド12および分配マニホルド24から実質的に除去するのに用いられる。
以下の表３は、水による押し出しに関する代表的なテスト結果を示す。第Ｉ欄に関する時間およびフラッシュオンスのデータは、水のフラッシュだけを用いる装置からのものである。第II欄に関する時間およびフラッシュオンスのデータは、エアープッシュを水のフラッシュに続いて用いる本発明の原理によって構成された装置からのものである。
0003628024.tif 000004
ブロック908において、エアープッシュが行われる。後フラッシュの後、計量手段10が閉じられ、ポンプ13が作動を止め、弁25が閉じられ、弁27が開かれる。それから、エアープッシュ源22が、アウトレット26と流体連通し、後フラッシュ希釈剤を配送管を通して使用点にまで非常に効果的に「押す」。
ブロック909において、制御手段100は、ブロック902に戻り、次の要求（または階層化における次の要求）に対応する。
動作において
動作において、システムが起動されると、ポンプ13が作動し、希釈剤を貯蔵部20から引き出す。希釈剤レベルが、低設定レベルまで下がると、制御手段100が希釈剤弁19を作動させ希釈剤で貯蔵部20を充填し、充満レベルにまでレベルを上げる。希釈剤弁19が作動する前に、制御手段100が、温度センサー110を読み出し、まず、高温希釈剤弁または低温希釈剤弁のいずれを開くのかを決定する。この温度のモニターは、高設定点と低設定点との間に希釈剤温度を維持するために必要である。
計量手段10（希釈剤計量手段40を含む）は、貯蔵部20から混合マニホルド12への希釈剤の流れを制御する。混合マニホルド12の前に、希釈剤はまた、第１の流量計11を流れることが好ましい。計量手段10は、選択的に作動し、異なる希釈剤の流量を混合マニホルド12に与える。計量手段10はまた、真空センサー110（図３に最適に示される）を含み得る。
希釈剤は、計量手段10から流入口を通って混合マニホルド12へと流れる。混合マニホルド12において、希釈剤は、供給源17からの化学濃縮物と合流する。化学濃縮物は、供給源17から、化学濃縮物弁23を通り、混合マニホルド12へと流れる。希釈剤は、混合マニホルド内で化学濃縮物と合流し、化学組成物を形成して、混合マニホルドの流出口を通り、ポンプ13を通って第２の流量計14へと流れる。
ポンプ手段13は、混合マニホルド12の流出口と流体連通であり、化学組成物を生成物ダイバータマニホルド15へ運搬することが好ましい。
生成物ダイバータマニホルド15は、分配マニホルド24および各化学組成物を対応する使用点18へ配送するための少なくとも２つの分配弁25を有する。本発明のある実施形態において、使用点18は、ランドリー機18a〜18lである。ダイバータマニホルド15は、配送センサー16のプルーフを含むことが好ましい。
上記のように、制御手段100は、それぞれ、第１の流量計11および第２の流量計14によって生成される第１および第２の信号を受け取り、化学濃縮物の希釈を制御する中央プロセッサ104を有する。
好適な実施形態において、制御手段100は、４つの希釈剤流入弁41a〜41dすべてを開き、貯蔵部20の希釈剤を引き出すポンプ手段13を作動させることが好ましい。これは、前フラッシュ期間として定義され、ポンプ13内の希釈剤の流れを確立するのに十分な時間行われる。
一旦、希釈剤の流れが確立すると、第１の計量器11および第２の計量器14でのいかなる変化も０とされる。これが、システム目盛り付けステップである。一旦、システム201が、安定し目盛り付けられると、適切な化学濃縮物弁23が、適切なリレードライバ108およびリレー107を作動させるCPU104によって開かれる。化学濃縮物弁23が開くと直ちに、希釈剤流入弁41a〜41d（または４つの希釈剤流入弁41a〜41dの組み合わせ）が、（適切なリレードライバ108およびリレー107を介してのCPU104からの信号によって）体系的に閉じられ、混合マニホルド12の真空を増し、化学濃縮物を混合マニホルド12に引き出し、化学濃縮物を希釈する。
４つの希釈剤流入弁41a〜41dのそれぞれは、制限的なオリフィス42a〜42dを含む。各オリフィスはサイズが異なるので、これらの弁41a〜41dのいずれか１つの弁またはそれらが組み合わさって、一度に作動することによって、16の異なる希釈剤流量が得られる。好ましくは、第１の弁のオリフィス42aは、適切な動作に必要な最小の直径である。第２の弁のオリフィス42bは、最小の直径の有効領域の２倍である。第３の弁のオリフィス42cは、最小の直径の有効領域の４倍である。第４の弁のオリフィス42dは、最小の直径の有効領域の８倍である。
別の実施形態において、１つの可変流量弁43が、希釈剤計量手段40として用いられる。この可変流量弁43は、可能な希釈剤流量の連続的範囲を提供し得る。
化学濃縮物弁23が開き、４つの希釈剤流入弁41a〜41dが調節されて、化学濃縮物が、混合マニホルド12に引き出され、第１の流量計11および第２の流量計14が異なる量を読み出す。
混合マニホルド12の前に位置する第１の流量計11は、希釈剤の実際の量を読み出す。第２の流量計14は、化学濃縮物および希釈剤が引き出され一緒にこの計量器14を通過するので、より大きな流体の量を読み出す。流量計11および14の読み出しは、それぞれ、第１および第２の信号として、流量計インターフェース102、次いでCPU104に伝送される。
第１の流量計11の読み出しは、中央プロセッサ104によって第２の流量計14の読み出しから引かれ、配送された化学濃縮物の実際の量を測定する。この差を累積することによって、使用点へ配送された化学物質の量が測定され得る。
任意に、第１の流量計11からの読み出しは、また、即時の希釈率を測定するために第２の流量計14の読み出しと比較し得る。中央プロセッサ104は、混合マニホルド12で混合された化学濃縮物の実際の希釈率を連続的にモニターし得る。そして、この実際の希釈率は、メモリに入力された所定の好適な割合と比較され得る。次いで、中央プロセッサ104は、希釈剤計量手段10に開くか閉じるかの信号を送ることによって最適な率を達成するように実際の希釈率を調整し得る。
第１の計量器11および第２の流量計14によって測定されながら、適切な投与量の化学濃縮物が、希釈剤流に注入された後、化学濃縮物弁23が閉じ、希釈剤計量手段10が開く。ポンプ手段13は、さらなる期間、希釈剤のポンピングを続け、化学濃縮物の希釈剤による後フラッシュを行う。
化学組成物は、ポンプ13からダイバータマニホルド手段15へ流れる。ダイバータマニホルド手段15に入ると、化学組成物は、まず、マニホルド24へ流入する。マニホルド24は、分配弁25を有する。進行方向を換えた化学組成物は、分配弁25を通過し、配送センサー16のプルーフ（例えば、GEMS製造、モデルNo.指定159055 RFO−2500P−0.50−PP−CONNのタイプのセンサー）を通過し、使用点に至る。使用点の一例は、洗濯機18である。
次いで、分配弁25が閉じられ、エアープッシュ弁27が開かれる。その後すぐに、別の要求への対応を行い得る。
図６は、希釈および投与システム201の好適な物理的配置を示す。
別の実施形態
図７は、第２の混合システム300'が第１の混合システム300と組み合わされて用いられるシステムを示す。このような実施形態は、より大きい希釈率を必要とする化学物質を配送したり、より大きな洗濯領域を有する使用点18へ化学物質を配送するためのより大きなポンプを有することが好ましい。
このような第２のシステム300'は、同一の制御手段100で作動し、同一の化学物質源17から引き出し、同一の希釈剤貯蔵部を使用し得る。好適な実施形態において、別個のダイバータマニホルド15'および流量スイッチ16'のプルーフが設けられる。
本発明は、いかなる特別の構成要素、材料または構成に限定されず、本発明の改変は、上記の記載を考慮すると当業者には明らかである。本記載は、本発明を明らかに開示している実施形態の特定の一例を提供することが意図されている。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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