(57)【要約】  蒸留に基づいて浄水ユニットを制御する、完全に自動化されたシステム。システム内の制御パラメータは、電気的ショートから保護する全体的な電力入力ヒューズ（２）、システム全体を初期状態にリセットする手動リセットスイッチ（３）、ボイラが無水状態にならないよう保護する熱過負荷スイッチ（１）、生成物タンクがあふれないよう保護する生成物水位スイッチ（４）、ボイラ内を適正な水位に維持するボイラ圧力スイッチ（５）、流入水の流れを制御する流入ソレノイド（６）、ボイラの定期的な排水を制御するボイラ排水ソレノイド（８）、過渡状態中に生成された水が生成物容器に入ることを防止するタイマ遅延リレー（９）、生成水を生成物容器内または排水流中に送る生成物出力ソレノイド（１０）、および連続的な動作状態を提供する３つの表示灯（１１、１２、１３）を含む。
2007512953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ内の水量を操作するシステムであって、
ボイラ排水管での圧力量を検出し、ボイラ排水管での前記圧力量をボイラ内の他の場所での圧力量と比較し、それによって前記ボイラ内の差圧を測定するように構成された差圧センサと、
前記ボイラ内への水の流れを操作する流入水ソレノイドとを有し、
前記差圧センサは、前記流入水ソレノイドを前記差圧に基づいて制御するように構成されているシステム。
【請求項２】
浄水用の装置であって、
凝縮器と、
入口、第１の出口、および第２の出口を有する水路と、
生成物タンクと、
廃棄物領域であって、前記凝縮器からの水が前記水路の入口を通って入るように、前記凝縮器は前記水路の前記入口と流体連通し、前記水路の前記第１の出口が水を前記廃棄物領域へと送り、前記水路の前記第２の出口が水を前記生成物タンクへと送る、廃棄物領域と、
第１の出口を開き第２の出口を閉じる、または前記第１の出口を閉じ前記第２の出口を開くように構成された、生成物出力ソレノイドと、
前記装置の始動後の所定の時間に前記生成物出力ソレノイドを切り換える遅延信号を、前記装置の始動時に発生するように構成されたタイマ遅延リレーとを有する装置。
【請求項３】
前記ボイラに熱的に結合された熱過負荷スイッチをさらに有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
完全に自動化された水処理システムであって、
ボイラを有し、前記ボイラが、
前記ボイラから水を排水することが可能になるように構成された、ボイラ排水ソレノイドを備えるボイラ排水管と、
前記ボイラ内の水量を測定することが可能になるように構成されたボイラ圧力スイッチと、
水を前記ボイラに入れることができる水入口であって、該水入口は水入口ソレノイドを有し、それによって前記ボイラに入る水の量を制御することができ、前記ボイラ内の所望の水の量を維持するように前記ボイラ圧力スイッチと前記水入口ソレノイドとが連通している水入口とを有するシステム。
【請求項５】
前記ボイラと熱的に結合された熱過負荷スイッチをさらに有し、前記ボイラの過度の温度範囲で前記熱過負荷スイッチが開く、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ボイラからの蒸気が入るように前記ボイラと蒸気連通する蒸気除去装置をさらに有し、前記蒸気除去装置からの蒸気が入るように前記蒸気除去装置と蒸気連通する凝縮器をさらに有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記凝縮器と流体連通する出力パイプをさらに有し、前記出力パイプによって、前記凝縮器からの水を排水路に流すことが可能になる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ボイラからの蒸気が入るように前記ボイラと蒸気連通する蒸気分離装置と、
前記蒸気分離装置からの清浄な蒸気が入るように、前記蒸気分離装置と蒸気連通する凝縮器とをさらに有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記凝縮器と流体連通する出力パイプであって、第１の出口および第２の出口を有し、前記出力パイプに設けられた出力ソレノイド内へ前記凝集器からの水が流れ、前記出力ソレノイドは、前記凝集器からの水が流れる前記第１および第２の出口を通る前記凝集器からの流れを制御するように構成される、出力パイプと、
前記出力パイプと流体連通する生成物タンクであって、前記出力ソレノイドが閉じている場合は前記凝縮器からの水が前記生成物タンク内へと流れ、前記出力ソレノイドが開いている場合は前記凝縮器からの水が廃棄物容器内へと流れる生成物タンクとをさらに有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
ボイラおよび生成物タンクを有する浄水システムを自動化する制御システムであって、
水入口ソレノイドと、
前記ボイラがあふれたり無水状態になったりしないことを確実にするように前記水入口ソレノイドを制御し、水入口ソレノイドを作動させるべきであるかを決定するために水の圧力を測定するボイラ圧力スイッチと、
前記ボイラからの水を、（１）生成物タンクまたは（２）廃棄物ラインへと送るように構成された出力ソレノイドと、
前記浄水システムの始動時に前記ボイラに入る初期水量が前記出力ソレノイドへと移動するのに十分な遅延を提供するように構成された、前記出力ソレノイドを制御するタイマ遅延リレーと、
前記生成物タンク内の生成物の量を監視し、前記生成物タンクが満たされると前記水入口ソレノイドを閉じる生成物水位スイッチとを備えるシステム。
【請求項１１】
前記水処理システムは、
前記ボイラと蒸気が連絡する蒸気分離装置と、
前記上記分離装置と蒸気が連絡する凝縮器とを有し、水が、前記凝縮器から、前記出力ソレノイドによって送られる位置へと移動することができる、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
浄水用制御システムであって、
ボイラ内の水量に基づいてボイラ内への水入力を制御する手段と、
前記ボイラの温度を検出する手段、および前記温度が高過ぎる場合に前記ボイラをオフに切り換える手段と、
前記ボイラと蒸気連通し、前記ボイラからの蒸気を液体に変換する手段と、
時間遅延リレーによって制御され、前記ボイラからの蒸気を液体に変換する手段と液体連通し、前記液体を廃棄物容器内または生成物タンク内へ送る手段と、
前記送る手段と液体連通する生成物タンクと、
前記生成物タンクが満たされている場合に前記生成物タンクへの水の流れを遮断する手段とを含むシステム。
【請求項１３】
水処理システムを制御する方法であって、
ボイラ排水管内の圧力量を監視し、前記ボイラ排水管内の圧力量を、ボイラ内の他の位置での圧力量と比較することと、
この圧力の比較を、前記ボイラ内への水の流れを制御する水入口ソレノイドを制御するのに用いることとを含む方法。
【請求項１４】
前記水処理システムによって生成される生成物の量を監視することをさらに含み、それによって、予め設定された量の水が生成されると、前記システム自体が停止する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ボイラの温度を監視することと、前記温度が一定のレベルを超える場合に前記ボイラを停止することをさらに含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記システムによって生成される初期量の水を除去することによって、より清浄な水をボイラから選択することと、前記システムによって後に生成された水を前記生成物タンク内に送ることとをさらに含む、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記水処理システム内で各ステップが行われている間、どのステップが前記システム内で行われているかを監視者に表示することをさらに含む、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
水処理システムを制御する方法であって、
水処理中に初期量の水を、生成物タンクから回避させることと、
後に生成された水を前記生成物タンク内へと送ることとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年１２月２日に出願した「自動化された水処理制御システム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）」という名称の米国仮特許出願第６０／５２６，５３０号の出願の利益を請求する。その明細書を参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
従来の水源がますます不足してきているため、また地方自治体の飲用水配給システムが経年的に劣化するため、また水の使用量増加によって井戸および貯水池が枯渇し塩水汚染を引き起こすため、さらに、集約農業およびガソリン添加剤、そして有毒重金属によってさえも、従来の水源にさらなる汚染が生じ、微生物および細菌、塩、ＭＴＢＥ、塩素酸塩および過塩素酸塩、ヒ素、水銀、ならびに飲用水の殺菌に使用される塩素化合物などの化学物質の増大および好ましくない水準をもたらすため、浄水技術は急激に現代生活の必要不可欠な側面となりつつある。
【０００３】
逆浸透（ＲＯ）、濾過および化学的処理などの従来の技術は、様々な水汚染物質に対処できることは少なく、それらは市販されてはいるが、許容可能な水質を達成するために多数の処理段階または様々な技術の組合せを必要とすることが多い。紫外（ＵＶ）線照射またはオゾン処理などの比較的新しい技術は、ウィルスおよび細菌に対して有効となり得るが、溶解ガス、多くの塩、炭化水素、および不溶性の固体など、その他の汚染物質を除去することはまれである。ほとんどの蒸留技術は、一般的に多数の汚染物質を除去することにおいて優れるが、それらは選択的な汽水分離システムを備えない限り、依然すべてのタイプの汚染物質に対処することはできない。
【０００４】
したがって、連続的かつ自浄式であり、入力水の大部分を取り出す高度な蒸留システムが、増えつつある水質汚染問題および水不足を解決するための最良の長期的な選択肢のようである。しかし、そのようなシステムの多数の機能を考慮すると、それらは生成水の十分な質を確保するために、入力流と出力流の慎重なバランスと、脱ガス、煮沸、蒸気分離、および凝縮操作の多重制御とを必要とし、これが本発明の課題となる。
【０００５】
水蒸留システムを制御する従来の試みが、米国特許第６，６６３，７７０号、同第５，９６８，３２１号、同第６，５８２，５６３号、同第６，３５８，３７１号、同第６，０３０，５０４号、同第６，００９，２３８号、同第５，８３３，８１２号、同第５，６０９，７３２号、同第５，２８６，３５１号、同第５，３４８，６２３号、同第５，２８６，３５０号、同第５，０５９，２８７号、同第５，０２１，１２８号、同第４，９４３，３５３号、同第４，４１５，０７５号、同第４，１１０，１７０号、および同第３，９８０，５２６号により知られている。米国特許第６，６６３，７７０号には、フィードソレノイドバルブおよびフロートバルブが記載されている。本発明と異なり、米国特許第６，６６３，７７０号に記載されるフィードソレノイドバルブは、本発明における差圧センサにではなく、ボイラ内のフロートバルブに接続される。沸点で動作する機械−電気装置であるフロートバルブは、磨耗、疲労、および寸法安定性に関する信頼性の問題を有する。
【０００６】
米国特許第５，９６８，３２１号は、垂直のサイトチューブによってボイラ水位の制御を行うが、これは、その機能の視覚的な監視を必要とし、従って、完全に自動化された動作ではないか、または流入バルブを制御する電気的な光感知信号を作動させる。
【０００７】
米国特許第６，５８２，５６３号には、制御タンク内への水の流入を制御し、蒸留システム内のボイラ水位を規制する流入ソレノイドバルブ、および、タイマによって作動される電子制御式の排水バルブが記載されている。米国特許第６，３５８，３７１号および同第６，０３０，５０４号の双方には、ボイラヒータを制御するヒータサーモスタットおよび凝縮器の冷却を制御するファンサーモスタットを備える電気制御システムが記載されている。
【０００８】
米国特許第６，００９，２３８号には、蒸留システム内のボイラが無水状態になるのを防止する自動遮断サーモスタットが記載されている。
【０００９】
米国特許第５，８３３，８１２号には、ボイラ内に沈められた加熱プローブに電圧ポテンシャルを印加する電源ユニット、およびボイラ内の水位を維持するセレクタ制御が記載されている。
【００１０】
米国特許第５，６０９，７３２号には、蒸留中にボイラが無水状態になることを防止するための自動調温制御が記載されている。
【００１１】
米国特許第５，３４８，６２３号、および同第５，２８６，３５１号には、ボイラ水位を制御するための、ボイラ内の温度センサが記載されている。
【００１２】
米国特許第５，２８６，３５０号には、ボイラ内の水位を制御するフロートバルブが記載されている。
【００１３】
米国特許第５，０５９，２８７号には、ボイラへの電力入力を遮断するための、ボイラ内の水より上にある温度センサが記載されている。
【００１４】
米国特許第５，０２１，１２８号および同第４，９４３，３５３号には、水位を所定の範囲内に維持するための、ボイラ内の水位プローブが記載されている。
【００１５】
米国特許第４，４１５，０７５号には、ボイラ内の水位を制御するための、フロートスイッチおよび低水位安全スイッチが記載されている。
【００１６】
米国特許第４，１１０，１７０号には、ボイラ内への流入水の流れを制御するための、ボイラ出口にある温度センサが記載されている。
【００１７】
米国特許第３，９８０，５２６号には、ボイラ内への流入水の流れにではなく管状ステムに直接連結されるフロートセンサが記載されている。
【特許文献１】米国特許第６，６６３，７７０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９６８，３２１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５８２，５６３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３５８，３７１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０３０，５０４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，００９，２３８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８３３，８１２号明細書
【特許文献８】米国特許第５，６０９，７３２号明細書
【特許文献９】米国特許第５，２８６，３５１号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，３４８，６２３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，２８６，３５０号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，０５９，２８７号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，０２１，１２８号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，９４３，３５３号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，４１５，０７５号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，１１０，１７０号明細書
【特許文献１７】米国特許第３，９８０，５２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、特に、連続的であり、脱気および選択的な蒸気分離機能を備える高度な水蒸留システムと共に動作するように設計された、完全に自動化された水処理制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ボイラの動作は、３つの個別の制御を有する。動作は、熱過負荷スイッチによって、無水状態で運転しないように制御される。流入水の流れを制御するソレノイドを作動させるボイラ圧力スイッチによって、ボイラ内の適正な水位が制御される。また、ボイラ排水ソレノイドによって、ボイラは定期的に排水される。
【００２０】
生成水タンクの動作は、３つの追加制御を受ける。生成水タンクがあふれることを防止する生成物水位スイッチがある。タイマ遅延リレーが、生成水を生成物容器または廃棄物流れのいずれかに送る生成物出力ソレノイドによって、過渡状態中に生成された水が生成物容器に入ることを防止する。
【００２１】
さらに、システム全体は、システム全体を初期状態にリセットする手動リセットスイッチ、およびすべての状態に連続的な動作を提供する３つの表示灯を有する。また、電気的ショートからの保護のために、電気的ショートから保護する全体的な電力入力ヒューズがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、浄水ユニット、特に蒸留技術を利用する浄水ユニットを制御する、完全に自動化されたシステムを有する。蒸留ユニットの適切な制御は、そのようなタイプの設備が連続的に動作し、入力水中に存在する汚染物質に関わらず生成物の適正な品質を確保しなければならない場合に重要である。高度な水蒸留システムで要求される制御は、蒸気を生成するボイラ、選択的な蒸気分離段階、および清浄な蒸気から最終的な純水への凝縮を通常含む、蒸留ユニットの各処理段階で対処しなければならない。一連の処理段階を考慮すれば、本発明で提供される制御は事実上、機械的、電気的、かつ電気機械的なものである。
【００２３】
図１は、本発明における多重制御の実施形態を示し、組立図の一例を提供する。図１において、標準の三つ叉の「ＡＣプラグ」によって交流電力が供給される。「ヒューズ」（２）は、回路全体をショートから保護する。手動の「リセットスイッチ」（３）は、使用者が自動制御に優先してシステムを初期状態にリセットすることを可能にする。通常閉じている「熱過負荷スイッチ」（１）は、ボイラ上のヒータ付近に配置され、ボイラが過熱状態に到達すると回路を開く。「生成物水位スイッチ」（４）は、出力水容器の水位を監視し、容器が満たされると開く。「ボイラ圧力スイッチ」（５）は、ボイラ内の正しい水位を維持する差圧スイッチである。「流入水ソレノイド」（６）は、システム内への入力水の流れを制御する。「ヒータ」（７）は、ボイラ内の水を沸点まで加熱する電熱要素である。「ボイラ排水ソレノイド」（８）は、ボイラからの排水を制御する。「タイミング遅延リレー」（９）は、入力への電力印加時に遅延タイミングパルスを発生する。パルス遅延時間は、様々な抵抗器によって設定される。「生成物出力ソレノイド」（１０）は、出力水容器あるいは廃棄物容器または管のいずれかへの水の流れを制御する。動作状態を提供するための３つの表示灯（電力表示器（１１）、加熱表示器（１２）、およびオン表示器（１３））がある。水処理ユニットは、ボイラ、蒸気除去および分離装置、ならびに凝縮器ユニットで構成される。出力水容器からの出力水は、出力水コックによって分配される。
【００２４】
制御システムは、３つの異なる状態で動作する。
【００２５】
「オフ」。これは電力が印加されていない、リセットスイッチが作動されていない、または出力水容器が満たされている（生成物水位スイッチが開いている）ときの「制御状態」である。この状態では、ヒータがオフにされ、流入水が遮断され（流入水ソレノイドが閉じられる）、かつボイラ排水ソレノイドが開かれてボイラを排水する。これは、電力表示器が点灯していないときに示されるシステムの非動作状態である。
【００２６】
「加熱」。これは、電力が印加され、またはリセットスイッチが解除されて、水処理が開始されるときの制御状態である。この状態では、ヒータがオンになり、流入水が流入し（流入水ソレノイドが開かれる）、ボイラ排水ソレノイドが閉じられ（したがってボイラを満たす）、かつ凝縮器からの生成物出力が廃棄物容器または管に送られる（生成物出力ソレノイドが開かれる）。この状態では、ボイラ圧力スイッチは独立して動作し、ボイラ排水管とボイラの圧力差を監視してボイラ内の水位を制御する。ボイラ圧力スイッチは、ボイラ内の水位が積極的に監視されるように、流入水ソレノイドを制御する。この状態は、加熱表示器が点灯しているときに示される。
【００２７】
「オン」。これは、タイミング遅延リレーの出力パルスが駆動されているときの制御状態である。この状態では、水処理ユニットは、動作温度であり、凝縮器からの生成物出力が、出力水容器へと送られる。これは、生成物出力ソレノイドのＴ字管の脚内部で出力生成水を逆流させることによって出力生成水の流れを出力水容器へと送る、生成物出力ソレノイドを閉じることによって実現される。この状態では、ボイラ圧力スイッチは独立して動作し、ボイラ排水管とボイラの圧力差を監視してボイラ内の水位を制御する。ボイラ圧力スイッチは、ボイラ内の水位が積極的に監視されるように、流入水ソレノイドを制御する。この状態は、オン表示器が点灯しているときに示される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の概略的な組立図である。
【図２】本システムで使用される、制御システムの入力信号（ＩＮＰＵＴＳ）および出力制御（ＯＵＴＰＵＴＳ）のリストである。
【図３】制御システムの状態図である。
【図１】
2007512953.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007512953.tif 000005
【国際調査報告】
2007512953.tif 000006