(57)【要約】  洗剤又はキレート剤を添加する前に、洗浄チャンバ内の水の導電性を測定する。測定される５つの導電性に対応し得る硬水イオンの最大濃度を求める、すなわち、実際には他のイオンが、測定される導電性に寄与することもあるが、導電性は全て水中のカルシウムイオン及び／又はマグネシウムイオンによるものであると仮定される。十分なキレート剤をチャンバに添加し、硬水イオンのこの最大濃度を封鎖し、導電性を再度測定する。２つの導電性測定値を用いて、硬水イオンの実際の濃度０を求める。その後、硬水イオンの実際の濃度に基づくキレート剤のファクターを用いて、硬水イオンを全て封鎖する次の洗浄サイクルのために添加されるキレート剤の量を求める。
2008534923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の硬度変化を検出する方法であって、
複数の処理サイクルのそれぞれの間に、硬水イオンを封鎖するようにキレート剤をチャンバに添加すると共に、それぞれの処理サイクルの水の硬度に関連する各キレート剤のファクターを求める工程、
現在の処理サイクルの前記各キレート剤のファクターを、先に求めた少なくとも１つのキレート剤のファクターと比較する工程、及び
前記比較する工程で既定の基準を満たす水の硬度変化が示された場合に、信号を発生させる工程
を有することを特徴とする、水の硬度変化を検出する方法。
【請求項２】
前記既定の基準が既定の量よりも大きい変化を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
キレート剤及び洗浄剤を分配する方法であって、
第１の導電性測定値を得る工程、
前記第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程、
前記第１のキレート剤量を、キレート剤供給源からチャンバに添加する工程、
第２の導電性測定値を得る工程、
前記第２の導電性測定値に基づきキレート剤のファクターを求め、保存するする工程、及び
所定量の洗剤を洗剤供給源から前記チャンバに添加する工程
を有することを特徴とする、キレート剤及び洗浄剤を分配する方法。
【請求項４】
前記第１のキレート剤量として、前記チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測されるキレート剤の量を求める工程をさらに有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記チャンバに添加される水の量を求める工程、
添加された前記水の量及び前記キレート剤のファクターに応じて第２のキレート剤量を求める工程、及び
前記第２のキレート剤量を前記チャンバに添加する工程
をさらに有する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
第３の導電性測定値を得ること、及び
水の硬度が著しく増大するかを判定すると共に、このような判定が肯定の場合には、関連処置を実施すること
をさらに有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
水の硬度変化を検出する方法であって、
第１の導電性測定値を得る工程、
前記第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程、
前記第１のキレート剤量を、キレート剤供給源からチャンバに添加する工程、
第２の導電性測定値を得る工程、
前記第２の導電性測定値に基づき、現在のキレート剤のファクターを求める工程、及び
前記現在のキレート剤のファクター及び先のキレート剤のファクターに基づき、水の硬度変化を求める工程
を有することを特徴とする、水の硬度変化を検出する方法。
【請求項８】
前記第１のキレート剤量として、前記チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測されるキレート剤の量を求める工程をさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記現在のキレート剤のファクターが前記先のキレート剤のファクターよりも大きい場合に、水の硬度の増大を確認する工程をさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
軟水化効果の低下を確認する方法であって、
第１の導電性測定値を得る工程、
前記第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程、
前記第１のキレート剤量の第１の部分をキレート剤供給源からチャンバに添加する工程、
第２の導電性測定値を得る工程、
軟水化効果を求める工程、
前記効果に基づき、前記第１のキレート剤量の第２の部分をキレート剤供給源からチャンバに添加する工程、
第３の導電性測定値を得る工程、及び
前記第３の導電性測定値に基づき、キレート剤のファクターを求め、保存する工程
を有することを特徴とする、軟水化効果の低下を確認する方法。
【請求項１１】
前記第１のキレート剤量として、前記チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測されるキレート剤の量を求める工程をさらに有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の部分が、前記第１の部分を減じた前記第１のキレート剤量に等しい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
制御システムと共に使用されるコンピュータプログラム製品であって、
複数の処理サイクルのそれぞれの間に、キレート剤をチャンバに添加して硬水イオンを封鎖し、それぞれの処理サイクルの水の硬度に関連する各キレート剤のファクターを求めるための命令、
現在の処理サイクルの前記各キレート剤のファクターを、先に求めた少なくとも１つのキレート剤のファクターと比較するための命令、
前記比較において既定の基準を満たす水の硬度変化が示された場合に、信号を発生させるための命令
を有することを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記既定の基準が既定の量よりも大きい変化を含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
制御システムと共に使用されるコンピュータプログラム製品であって、
第１の導電性測定値を得るための命令、
前記第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求めるための命令、
前記第１のキレート剤量を、キレート剤供給源からチャンバに添加するための命令、
第２の導電性測定値を得るための命令、
前記第２の導電性測定値に基づき、キレート剤のファクターを求め、保存するための命令、及び
所定量の洗剤を洗剤供給源から前記チャンバに添加するための命令
を有することを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
前記第１のキレート剤量として、前記チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測されるキレート剤の量を求めるための命令をさらに有する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１７】
前記チャンバに添加される水の量を求めるための命令、
添加された前記水の量及び前記キレート剤のファクターに応じて第２のキレート剤量を求めるための命令、及び
前記第２のキレート剤量を前記チャンバに添加するための命令
をさらに有する、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１８】
第３の導電性測定値を得るための命令、及び
水の硬度が著しく増大するかを判定すると共に、このような判定が肯定の場合には、関連処置を実施するための命令
をさらに有する、請求項１７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１９】
水の硬度変化を検出するシステムであって、
キレート剤供給源、
チャンバ、及び
制御システムを有し、
該制御システムが、
複数の処理サイクルのそれぞれの間に、キレート剤をチャンバに添加して硬水イオンを封鎖し、それぞれの処理サイクルの水の硬度に関連する各キレート剤のファクターを求め、
現在の処理サイクルの前記各キレート剤のファクターを先に求めた少なくとも１つのキレート剤のファクターと比較し、及び
前記比較において既定の基準を満たす水の硬度変化が示された場合に、信号を発生させるように構成されていることを特徴とする、水の硬度変化を検出するシステム。
【請求項２０】
前記既定の基準が既定の量よりも大きい変化を含む、請求項１９に記載の水の硬度変化を検出するシステム。
【請求項２１】
キレート剤及び洗浄剤を分配するシステムであって、
キレート剤供給源、
洗剤供給源、
導電性センサー、及び
制御システムを有し、
該制御システムが、
前記導電性センサーから得られる第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求め、
前記第１のキレート剤量を、前記キレート剤供給源からチャンバに添加し、
前記導電性センサーから得られる第２の導電性測定値に基づき、キレート剤のファクターを求めて保存し、及び
所定量の洗剤を前記洗剤供給源から前記チャンバに添加するように構成されていることを特徴とする、キレート剤及び洗浄剤を分配するシステム。
【請求項２２】
前記制御システムが、前記第１のキレート剤量として、前記チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測されるキレート剤の量を求めるように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記制御システムが、
前記チャンバに添加される水の量を求め、
添加された前記水の量及び前記キレート剤のファクターに応じて第２のキレート剤量を求め、及び
前記第２のキレート剤量を前記チャンバに添加するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記制御システムが、
前記導電性センサーを用いて第３の導電性測定値を測り、及び
水の硬度が著しく増大するかを判定すると共に、このような判定が肯定の場合には、関連処置を実施するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略的には水の硬度を測定することに関し、詳細には、洗浄機内の水の硬度を測定及び補償することに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械洗浄システムは通常、水と混合すると洗浄液を成す洗浄剤を使用している。洗浄剤、例えば洗剤は、食品又は他の汚れを分解及び除去し、アルカリ性環境下で最も効果的に作用する。しかしながら、洗浄機の給水中に存在する硬水イオン（例えば、カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）は、洗剤の効果を下げる。そのため、キレート剤を洗浄水に添加して、硬水イオン(hard water ions)を封鎖する。一般的なキレート剤としては、限定されるものではないが、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）及びトリポリリン酸塩（ＴＰＰ）が挙げられる。
【０００３】
水の硬度（すなわち、硬水イオンの濃度）は通常、洗浄操作を開始する前に分かるものではない。このため、硬水イオンを封鎖するように洗浄水に添加する必要があるキレート剤の量も分からない。
【０００４】
未知の水の硬度を計測する１つの試みは、過剰量のキレート剤を洗剤に添加し、見込まれる全ての硬水イオンを封鎖することである。しかしながら、この試みは一般的に、大量のキレート剤を浪費してしまう。また、この試みはキレート剤が高価であることから費用がかかる。
【０００５】
硬水イオンを完全に封鎖する十分なキレート剤がいつ添加されるのかを判定する２つの試みが、特許文献１に記載されている。１つ目の試みでは、洗浄水の導電性をモニタリングしながらＴＰＰを洗浄水に徐々に添加する。キレート剤を添加することによる導電性の変化率が最大になったら完全な封鎖が確認される。２つ目の試みでは、洗浄液のｐＨが（マグネシウムイオンが沈殿する）１１を超えたら、初めに導電性がＴＰＰの添加により大幅に増大する際に、１．５倍のＴＰＰを添加して、残存するカルシウムイオンを全て封鎖する。しかしながら、これらの試みは両方ともかなり時間がかかり、不正確なきらいがある。
【特許文献１】米国特許第４，３３４，８８１号
【特許文献２】米国特許第６，２２３，１２９号
【特許文献３】米国特許法第６，５２９，８４１号
【特許文献４】米国特許第５，６４７，３９１号
【特許文献５】米国特許第４，５０９，５４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、水の硬度を測定すると共に、硬水イオンを封鎖するのに必要なキレート剤の量を求めるための改良された方法及びシステムが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、水の硬度を測定し、硬水イオンを封鎖するのに必要なキレート剤の量を求めると共に分配する方法及びシステムを提供することによって、上記の制限及び欠点を克服するものである。
【０００８】
１つの実施の形態において、キレート剤及び洗浄剤を分配する方法は、第１の導電性測定値を得る工程、及び第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程を含む。第１のキレート剤量を、キレート剤供給源からチャンバに添加し、第２の導電性測定値を得る。第２の導電性測定値に基づき、キレート剤のファクターを求めると共に保存する。所定量の洗剤を洗剤供給源からチャンバに添加する。
【０００９】
別の実施の形態において、水の硬度変化を検出する方法は、第１の導電性測定値を得る工程、及び第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程を含む。第１のキレート剤量をキレート剤供給源からチャンバに添加し、第２の導電性測定値を得る。第２の導電性測定値に基づき、現在のキレート剤のファクターを求める。水の硬度変化は、現在のキレート剤のファクターを先のキレート剤のファクターと比較することに基づく。
【００１０】
さらに別の実施の形態では、水の硬度変化を検出する方法は、複数の処理サイクルのそれぞれの間にキレート剤をチャンバに添加して、硬水イオンを封鎖する工程を含む。それぞれの処理サイクルの水の硬度に関連する各キレート剤のファクターを求める。現在の処理サイクルの各キレート剤のファクターを先に求めた少なくとも１つのキレート剤のファクターと比較する。比較において既定の基準を満たす水の硬度変化が示された場合に、信号を発生させる。
【００１１】
さらに別の実施の形態では、軟水化効果の低下を確認する方法は、第１の導電性測定値を得る工程、及び第１の導電性測定値に基づき、第１のキレート剤量を求める工程を含む。第１のキレート剤量の第１の部分をキレート剤供給源からチャンバに添加し、第２の導電性測定値を得る。軟水化効果を求め、その効果に基づき、第１のキレート剤量の第２の部分をキレート剤供給源からチャンバに添加する。第３の導電性測定を行い、その第３の導電性測定値に基づくキレート剤のファクターを求めると共に保存する。
【００１２】
水の硬度を知る意義は、制御されていない水の硬度により生じる問題を除去し、かつ、キレート剤の過度の使用を低減する可能性にある。水の硬度は、給水器の変更、帯水中の季節的変化、及び軟水化装置の不良を含む、種々の理由から変わることがある。本発明は、これらの変化を容易に検出し、それに従ってキレート剤を調整し、これにより化学薬品の費用を節約し、さらに、洗浄結果を向上させることを可能にする。
【００１３】
本発明の上記実施の形態、並びにさらなる態様及びそれらの実施の形態は、以降、本発明の実施の形態の詳細な説明を受けて、図面と併せるとより明確に理解されるであろう。同様の参照符号は、数枚の図面を通じて対応する部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
導電性センサー、１つ又は複数のキレート剤、及びコンピュータ制御された化学薬品分配システムを用いて新規の方法で、水の硬度を測定する。
【００１５】
実施形態によっては、新たな充填サイクルを検出する際に、洗浄チャンバ内の水の最初の導電性測定を行う。測定された導電性に対応し得る硬水イオンの最大濃度を求める、すなわち、実際には他のイオンが、測定された導電性に寄与することもあるが、導電性は全て水中のカルシウムイオン及び／又はマグネシウムイオンに起因すると仮定される。その後、十分なキレート剤をチャンバに添加し、硬水イオンの最大濃度を封鎖して、導電性を再度測定する。２つの導電性測定を用いて、硬水イオンの実際の濃度を求める。その後、硬水イオンの実際の濃度に基づくキレート剤のファクターを用いて、硬水イオンを全て封鎖するために、続く各洗浄サイクルのために添加されるキレート剤の量を求める。
【００１６】
水の硬度を測定し、かつ、硬水イオンを封鎖するのに必要なキレート剤の量を求めると共に分配する方法、システム及びコンピュータプログラムを記載する。本発明の或る特定の実施形態について言及する。この実施形態の例を添付の図面に示す。本発明はこれらの特定の実施形態と関連して記載されているが、本発明をこれらの特定の実施形態のみに限定することを意図するものではないことは理解されるであろう。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲で規定されるような本発明の精神及び範囲内である代替形態、変更形態及び均等物を網羅するように意図されている。
【００１７】
さらに、以下の説明において、多くの具体的な詳細を、本発明の完全な理解を提供するために記載している。しかしながら、これらの具体的な詳細がなくとも本発明を実施することができることは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるために、当業者に既知の方法、手法及び成分は詳細に記載していない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による例示的な洗浄システムを示す概略図である。洗浄システム１００は、洗浄チャンバ１０２、制御システム１０４、洗浄剤ディスペンサ１０６、キレート剤ディスペンサ１０８、及び給水器１１０を有する。実施形態によっては、洗浄システム１００は、業務用食器洗浄機である。他の実施形態では、洗浄システム１００は民生用食器洗浄機、業務用洗濯機、又は民生用洗濯機である。
【００１９】
洗浄チャンバ１０２は排水溝１１２に接続されている。
【００２０】
制御システム１０４は、メーター１１４、導電性センサー１１８、洗浄剤ディスペンサ１０６及びキレート剤ディスペンサ１０８に接続されている。メーター１１４により給水器１１０から洗浄チャンバ１０２への水の流れをモニタリングする。
【００２１】
導電性センサー１１８は、業務用食器洗浄機内の洗剤濃度を測定するのに通常用いられる一般的なセンサーとすることができる。このタイプのセンサーに関する詳細、並びにそれに関する電子工学及び制御は、特許文献２及び特許文献３（これらの内容は参照により本明細書に援用される）に記載されている。他のタイプの導電性測定システムも役に立つ。導電性センサー１１８はまた温度センサーを備えているため、未処理の導電性測定値を、標準的な１．８％／℃の補正係数を用いて２０℃に補正することができる。
【００２２】
ディスペンサ１０６及びディスペンサ１０８は、化学薬品を業務用食器洗浄機に分配するのに用いられるものと同様のものである。例示的なディスペンサは、特許文献４（この内容は参照により本明細書に援用される）に記載されている。洗浄剤及びキレート剤の化学薬品形態は、液体又は固体（粉末）のいずれであってもよい。制御システム１０４は、正確な投与量における化学薬品の添加を制御することができるものとする。一般的な投与量は、５ｃｃ（すなわち５ｇ）〜２５０ｃｃ（すなわち２５０ｇ）である。一般的な精度は、目的の投与量の＋／−５％、又は＋／−１ｃｃ、すなわち＋／−１ｇであるものとする。これらの数値及び精度は、一般的な業務用食器洗浄機に関するものであり、本発明の範囲に対する限定とみなされるものではない。
【００２３】
化学薬品は２つの目的に応じるものである。それらの１つ目の役割は、食器洗浄機の洗浄プロセスを補助することである。それらの２つ目の役割は、水の硬度測定用の試薬としての役割である。実施形態によっては、洗剤は２つの別々の化学薬品に分解される。１つは主に洗浄成分を含有し、他方はキレート剤を含有する。キレート剤は、硬水イオンを制御（封鎖）するのに用いられる。完璧な洗剤を作製するために、洗浄化学薬品（「化学エネルギー」成分、すなわち「ＣＥ」成分と呼ばれることが多い）を、存在するであろう汚れのレベルから求められる濃度レベルまで（軽い汚れである可能性が高ければ少なく、ひどい汚れの可能性がより高ければ多く）洗浄槽に添加する。キレート剤（「キレート剤力価(value)」成分又は「ＣＶ」成分と呼ばれることが多い）を、硬水イオンを全て封鎖する濃度レベルまで添加する。ＣＶ成分はかなりの費用がかかるため、必要とされるよりも多くのキレート剤を投与しないことが、最も費用効率を高くする。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態による制御システムを示すブロック図である。制御システム１０４は一般的に、処理装置（ＣＰＵ）２２２、１つ又は複数のネットワーク又は他の通信インターフェース２３２、メモリ２０２、及びこれらの構成要素を相互接続するための１つ又は複数の通信バス２２４を備える。制御システム１０４は任意選択的に、表示装置２２８と、キーボード２３０とを含むユーザーインターフェース１１６を備えていてもよい。メモリ２０２は、高速ランダムアクセスメモリを含んでいてもよく、また、不揮発性メモリ、例えば１つ又は複数の磁気ディスク記憶装置を含んでいてもよい。メモリ２０２は任意選択的に、ＣＰＵ２２２から遠隔に設置される１つ又は複数の記憶装置を含んでいてもよい。実施形態によっては、メモリ２０２は、以下のプログラム、モジュール及びデータ構造体又はそれらのサブセットを格納している：
種々の基本的なシステムサービスを処理し、かつ、ハードウェア依存タスクを実行するプロシージャを含む、オペレーティングシステム２０４；
制御システム１０４を、（有線又は無線の）１つ又は複数の通信インターフェース２３２を介して（例えば、洗浄システム１００の遠隔モニタリングのための）他のコンピュータ又は装置に接続するのに用いられる、通信モジュール２０６（ここで、通信インターフェースは、（インターネット又はローカルエリアネットワーク等に接続するための）ネットワークインターフェース、ＲＳ２３２インターフェース、又は任意の他の好適なインターフェースを含んでいてもよい）；
チャンバ１０２内の水の量を調節する水制御モジュール２０８；
ディスペンサ１０８によってチャンバ１０２に添加されるキレート剤の量を調節するキレート剤制御モジュール２１０；
ディスペンサ１０６によってチャンバ１０２に添加される洗浄剤の量を調節する洗剤制御モジュール２１２；
センサー１１８の動作を制御又はモニタリングする導電性センサーモジュール２１４；
少なくとも一部分において導電性測定値に基づく硬水イオン濃度、及び少なくとも一部分において水の容量に基づくキレート剤投与量を求める、硬度計算モジュール２１６；
現在の硬水イオン濃度及び／又はキレート剤のファクターを先の値と比較して、水の硬度変化及び／又は軟水化効果を確認する、比較モジュール２１８；及び
チャンバ１０２内の洗浄処理を制御する、洗浄モジュール２２０。
【００２５】
上記モジュールはそれぞれ、上記の機能を実行するための命令セットに相当する。これらのモジュール（すなわち、命令セット）は、別々のソフトウェアプログラム、プロシージャ又はモジュールとしてインプリメントされる必要がなく、それゆえ、これらのモジュールの種々のサブセットを組み合わせてもよく、さもなければ様々な実施形態において再編成してもよい。実施形態によっては、メモリ２０２は、上記のモジュール及びデータ構造体のサブセットを格納することができる。さらに、メモリ２０２は、上記のものでないさらなるモジュール及びデータ構造体を格納することもできる。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態による、水の硬度を測定し、かつ、キレート剤及び洗浄剤を分配する例示的なプロセスのフローチャートである。
【００２７】
制御システム１０４は、洗浄システム１００のための新たな充填サイクルが起こっているか否かを判定する（３０２）。新たな充填サイクルでは、チャンバ１０２が、洗浄の開始前に給水器１１０からの清潔な水で充填される。種々の方法を用いて、チャンバ１１０の排水を行うと共に清潔な水を再充填する時を感知することができる。特許文献５は、センサー１１８のような導電性センサーを使用する方法を記載している。代替的には、フロートスイッチを用いて、槽の排水及び再充填を感知することができる。新たな充填サイクルが起こったら、例えば、導電性センサーモジュール２１４によって、センサー１１８を用いて（清潔な）水の第１の導電性測定値を得る（３０４）。
【００２８】
第１の導電性測定値は、最大硬水イオン濃度に変換される（３０６）。実施形態によっては、硬度計算モジュール２１６は、硬水イオン濃度に対する導電性に関する式又はルックアップテーブルを使用して、変換を行う。図４Ａは、特定の温度における導電性対硬水イオン濃度の概略的なグラフである。このようなグラフのデータ（及び対応する式又はルックアップテーブル）は最初に、既知量の硬水イオンが添加されているような純水試料の導電性を測定することによって得ることができる。これらの測定はまた、一連の温度で行うことができるので、導電性の温度依存性を説明することができる。したがって、第１の導電性測定値（例えば、図４ＡのＡ）は、最大可能硬水イオン濃度に変換することができる（例えば、図４ＡのＢ）。硬水イオン濃度は通常、カルシウムイオンのｐｐｍ（１００万分率）で表される。
【００２９】
第１の導電性測定値に基づき、チャンバ１０２内の水に添加されるキレート剤の量が求められる（３０８）。実施形態によっては、キレート剤量は、チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予測される量である。例えば、硬水イオンに対するキレート剤の１：１のモル比が、硬水イオンを完全に封鎖するために必要であり、必要なキレート剤の量は以下で与えられる。
キレート剤の容量＝（最大可能硬水イオン濃度）×（チャンバ内の水の容量）
必要とされるキレート剤の量はまた、上記式に適切な密度を乗じることにより質量として表すことができる。
【００３０】
実施形態によっては、硬度計算モジュール２１６は、（第１の導電性測定値から導き出される）最大可能硬水イオン濃度に基づく必要なキレート剤量を計算し、メーター１１４により測定される水の量が、新たな充填サイクルの間にチャンバ１０２内に送られる。
【００３１】
計算されたキレート剤量をキレート剤供給源１０８からチャンバ１０２に添加する（３１０）。キレート剤が液体であれば、蠕動型計量ポンプ（又は任意の他の好適な液体ポンプ）を用いて、又はキレート剤が粉末であれば、粉末計測装置（粉末計量装置とも呼ばれる）を用いて、キレート剤を添加することができる。キレート剤をチャンバ１０２内の水と完全に混合して、第２の導電性測定値を得る（３１２）。完全な混合は、導電性測定値の安定性をモニタリングすることにより感知することができる。代替的には、分配動作後、システムを既定の時間待機させてから、第２の導電性測定を行うことができる。
【００３２】
第２の導電性測定値に基づき、実際の硬水イオン濃度を求める（３１４）。これは、図４Ｂを用いて説明することができる。図４Ｂは、初期導電性（図４ＢのＡ）は同じだが、実際の硬水イオン濃度が異なる３つの異なる水試料に添加されるキレート剤の量の、導電性に対する概略的なグラフである。
【００３３】
特許文献１に示されるように、導電性は、硬水イオンが完全に封鎖されるまで、キレート剤が添加されるにつれて徐々に増大する。完全な封鎖は一般的に、キレート剤要素に対する硬水イオンの１：１のモル比で起こる。硬水イオンが完全に封鎖されると、付加的なキレート剤に伴って、硬水イオンを含有していない水中で生じる導電性の増大とおよそ同じ速度で、導電性がより急速に増大する。この挙動により、線４０２及び線４０４の勾配の変化が説明される。完全な封鎖後の勾配は、どのキレート剤が添加されるかに応じて決まる。この勾配は、キレート剤を純水試料に添加して、導電性の変化を測定することによって求められ得る。
【００３４】
線４０４は、実際の硬水イオン濃度が第１の導電性測定値から導き出される濃度である（すなわち、図４Ａにおいて、ＡからＢが導き出される）水試料の導電性挙動を概略的に示す。すなわち、この試料では、導電性の略全てが硬水イオンに起因するという仮定が当てはまる。結果として、この試料では、添加されるキレート剤の量（図４ＢのＣ）が、硬水イオンを完全に封鎖するのに過不足なく、測定される第２の導電性は図４ＢのＤであり、余分なキレート剤は浪費されない。
【００３５】
線４００は、硬水イオン濃度が無視できるほど小さい水試料に期待される導電性挙動を概略的に示す。すなわち、この試料では、導電性の全てが硬水イオン以外のイオンに起因する。この試料では、封鎖すべき硬水イオンが存在しないため、キレート剤は必要ない。結果として、この試料の導電性の緩増加は起きない。その代わり、キレート剤が水に添加されるとすぐに導電性が急速に増大し、添加されるキレート剤の量がＣのとき、導電性は図４ＢのＦとなる。
【００３６】
線４０２は、硬水イオン濃度が無視できるほどではないが、第１の導電性測定値から導き出される濃度よりも小さい水試料に期待される導電性挙動を概略的に示す。すなわち、この試料では、導電性の一部のみが硬水イオンに起因する。この試料では、硬水イオンを封鎖するのに必要なキレート剤の量は図４ＢのＧである。この試料に添加されるキレート剤の量がＣのとき、いくらかのキレート剤（すなわち図４ＢのＣ−Ｇ）が浪費され、測定される第２の導電性は図４ＢのＥとなる。
【００３７】
導電性の一部のみが硬水イオンに起因する試料について測定される第２の導電性は、図４ＢのＦ（硬水イオンに全く起因しない導電性）とＤ（全て硬水イオンに起因する導電性）との間の近似的な直線状で変化する。したがって、完全な封鎖の前後の勾配が、与えられるキレート剤について（例えば、キレート剤濃度が制御された水試料における以前の導電性測定により）知られており、キレート剤の添加の前後の導電性が測定される場合、第２の導電性測定値を実際の硬水イオン濃度に変換することができる。実施形態によっては、完全な封鎖の前後の導電性対キレート剤の量の勾配は、１つ又は２つ以上のキレート剤についてメモリ２０２に保存されており、硬度計算モジュール２１６により使用され、測定された第２の導電性を実際の硬水イオン濃度に変換する。
【００３８】
一実施形態では、導電性測定を２０℃で行い、以下の一次的な関係を確定する。
図４Ａでは、
Ｂ＝１．１４×Ａ
（式中、
Ａ＝洗浄水の導電性（ｕＳ／ｃｍ）
Ｂ＝最大可能硬水イオン濃度（ｐｐｍカルシウムイオン））
図４Ｂでは、
Ｄ＝１．２５×Ａ
及び
Ｆ＝（１．６５×Ａ）＋３０４ｕＳ／ｃｍ
（式中、
Ａ＝洗浄水の導電性（ｕＳ／ｃｍ）
Ｄ＝初期導電性の全てが硬水イオンに起因する場合、キレート剤の量Ｃを添加及び混合した後に測定される導電性、及び
Ｆ＝初期導電性が硬水イオンに全く起因しない場合、キレート剤の量Ｃを添加及び混合した後に測定される導電性）
【００３９】
２つの導電性測定値（すなわち、洗浄水の導電性及びキレート剤を添加及び混合した後に測定される導電性）と併せて、これらの式を使用して、実際の硬水イオン濃度を計算することができる。
【００４０】
実施形態によっては、式ではなく表を用いて、実際の硬水イオン濃度を計算する。表中、各開始時の導電性に対して（補間を使用して、表の大きさを適正に維持することができる）、最大可能硬水イオン濃度のパーセンテージに関する、終了時に見込まれる導電性の配列が存在する。範囲は１００％〜０％である。すなわち、最大可能硬水イオン濃度は、７００ｐｐｍである場合もあるが、第２の導電性測定値は、イオンの３０％のみが硬水イオンであり、かつ、実際の硬水イオン濃度はわずか２１０ｐｐｍであることを示し得る。表１は例示的な表である。
【００４１】
【表１】
2008534923.tif 000003
【００４２】
実施形態によっては、例えば比較モジュール２１８を用いて、実際の硬水イオン濃度を先の測定値と比較して、硬水イオン濃度の有意な変化を検出することができる（３１６）。より詳細には、水槽の再充填においてそれぞれ求められる実際の硬水イオン濃度を、水槽の再充填前に求めた１つ又は複数の先の硬水イオン濃度と比較してもよい。代替的には、現在の硬水イオン濃度の求められた値を、２つ以上の先の硬水イオン濃度の平均値と比較してもよい。硬水イオン濃度の求められた値の有意な変化（例えば、２０％等のＮ％の増大、又は１５０ｐｐｍ等の既定量の増大）は、軟水化装置の不良を示すか、又は修理人の注意が必要な別の状況又は問題を示す可能性がある。３１６における比較が、現在の硬水イオン濃度が、先の硬水イオン濃度の求められた値よりも極めて大きいことを示す場合、改善措置を開始することができる。改善措置は、警告灯を点灯させること、別の装置若しくは特定のＥメールアドレス等にメッセージを送信すること、又は他の好適な措置を含んでもよい。一実施形態では、続く水槽の再充填中に新たなより高い硬水イオン濃度の求められた値が確認される場合にのみ、改善措置を行う。
【００４３】
実施形態によっては、３１６における水の硬度の変化は、現在の水充填サイクルに関してコンピュータ計算した（３１８）キレート剤のファクターを、１つ又は複数の先の水充填サイクルに関してコンピュータ計算したキレート剤のファクターと比較する共に、（もしあれば）その差異が既定の閾値を超えているか否かを判定することによって検出される。これらの実施形態において、及び他の実施形態においては、３１８におけるキレート剤のファクターの計算後に検出動作（３１６）が行われる。
【００４４】
実際の硬水イオン濃度を封鎖するのに必要なキレート剤の量を計算する（３１８）。実施形態によっては、この計算にキレート剤のファクターを使用する。本明細書で使用される場合、キレート剤のファクターは、封鎖に必要なキレート剤量の計算に使用される乗数であり、この乗数は、測定された導電性の一部のみが硬水イオンに起因する場合があることを補償する。キレート剤のファクターは、硬水イオンに実際に起因する水の導電性の分率(fraction)に取り入れられるか、又はこれに相当する。硬水イオンに対するキレート剤の１：１のモル比が、硬水イオンを完全に封鎖するために必要であり、さらなる水をチャンバ１０２に添加する場合に必要なキレート剤の量は以下で与えられる。
キレート剤の容量＝（キレート剤のファクター）×（最大可能硬水イオン濃度）×（チャンバに添加した水の増分容量）
【００４５】
１：１以外のモル比が、特定のキレート剤について、硬水イオンを完全に封鎖するために必要である場合、この比率はキレート剤のファクターに取り入れられ得る。より一般的には、キレート剤のファクターは、導電性測定値及び水の増分量に基づき、硬水イオンを完全に封鎖するのに必要なキレート剤の量（容量又は重量による）を求めるための乗数である。したがって、実施形態によっては、キレート剤のファクターはまた、最大可能硬水イオン濃度に対する測定された導電性に関する変換係数を取り入れたものであってもよい。
【００４６】
図４Ｂの線４０２に関して、キレート剤のファクターは、Ｇ／Ｃ、すなわち、（Ｆ−Ｅ）（Ｆ−Ｄ）である。キレート剤のファクターは、第２の導電性測定値、第１の導電性測定値、及び完全な封鎖の前後の導電性の勾配に基づくものであり、（例えば、硬度計算モジュール２１６によって）求められ、かつ、メモリ２０２に保存される。
【００４７】
所定量の洗剤を、洗浄剤ディスペンサ１０６等の洗剤供給源からチャンバ１０２に添加し（３２０）、洗浄システム１００によって洗浄（３２２）を行う。
【００４８】
業務用洗浄機のようないくつかの実施形態では、各洗浄サイクルの間、チャンバ１０２が完全に排水されずに水で再充填される。その代わり、増分量の水をチャンバ１０２に添加し、これにより、増分量のキレート剤及び洗剤を同様に添加する必要がある。このような場合、制御システム１０４は、新たな充填サイクル（３０２）がないと判定する。
【００４９】
給水器１１０からチャンバ１０２に添加される増分量の水を、例えばメーター１１４を用いて測定する。添加される水の量及びキレート剤のファクターに応じて第２のキレート剤量は、上記の式を用いて求められる(is)。第２のキレート剤量をキレート剤供給源１０８からチャンバ１０２に添加する（３２４）。
【００５０】
また、増分量の洗剤を、洗浄剤ディスペンサ１０６等の洗剤供給源からチャンバ１０２に添加して（３２０）、洗浄システム１００によってさらなる洗浄（３２２）を行う。
【００５１】
実施形態によっては、新たな充填サイクルのそれぞれにおいて、現在のキレート剤のファクターが、第２の導電性測定値、第１の導電性測定値、及び完全な封鎖の前後の導電性の勾配に基づき、上記のプロセスを用いて求められる。水の硬度変化は、現在のキレート剤のファクター及び先のキレート剤のファクターに基づき判定される。現在のキレート剤のファクターが先のキレート剤のファクターよりも大きい場合に、水の硬度の増大が確認される。
【００５２】
実施形態によっては、複数の処理サイクルのそれぞれの間に、キレート剤をチャンバに添加して、硬水イオンを封鎖し、上記のプロセスを用いてそれぞれの処理サイクルについてキレート剤のファクターを求める。上記で説明したように、各キレート剤のファクターは、それぞれの処理サイクルの水の硬度に関する。現在の処理サイクルについてのキレート剤のファクターを、先に求めた少なくとも１つのキレート剤のファクターと比較する。比較が、いくつかの既定の基準を満たす水の硬度変化を示す場合、視覚的及び／又は聴覚的なアラーム等の信号、又は別の装置に送信される電子メッセージが生成される。実施形態によっては、既定の基準としては、既定の量よりも大きいキレート剤のファクターの変化が挙げられる。
【００５３】
上記の水の硬度測定プロセスは、おそらく必要とされ得る最大量に等しいキレート剤の量を添加することに基づく（３０８及び３１０）。ほとんどの場合、これは、槽の排水及び充填サイクル毎に一度だけ行われることから、また、清潔な水中のイオンが一般的にほとんど硬水イオンであることから、キレート剤の大量消費の原因にはならないであろう。しかしながら、イオン交換軟水化装置を使用する場合に、一般的な場合の例外が生じる。軟水化装置が適切に作動すると、ほとんどのイオンはナトリウムとなり、封鎖を必要としない。図５に関して下記に説明されるように、制御システム１０４及び硬度測定プロセスは、軟水化装置の使用を検出するように成され得る。軟水化装置の使用が検出されると、制御システム１０４は、計算された最大キレート剤用量（３０８／５０８）の一部のみを添加する。導電性が、軟水化装置が作動していることを示す速度で増大していれば、それ以上キレート剤を添加しない。導電性がキレート剤に伴って徐々に増大していれば、少なくとも中程度の硬度が示されているため、残りのキレート剤用量を添加して、通常の硬度測定を行う。実施形態によっては、制御システム１０４は、通常の測定で計算される実際の硬度のパーセンテージが最大可能硬水イオン濃度の２５％未満であれば、軟水化装置が使用中であることを検出する。この実施形態は、非硬水イオンが自然発生して、硬水イオンがわずかしか存在しない場合にも有用であり得る。
【００５４】
図５は、本発明の実施形態による、水の硬度を測定し、キレート剤及び洗浄剤を分配し、かつ、軟水化効果の低下を確認する例示的なプロセスのフローチャートである。このプロセスは、図３に示され、かつ、上述された例示的なプロセスに基づくため、既に上記で詳細に説明された類似の工程又は動作はここでは簡潔に記載する。
【００５５】
制御システム１０４は、洗浄システム１００のための新たな充填サイクルが行われているかを判定する（５０２）。行われている場合には、洗浄水の第１の導電性測定値を得る（５０４）。第１の導電性測定値を最大硬水イオン濃度に変換する（５０６）。第１の導電性測定値に基づき、チャンバ１０２内の水に添加されるキレート剤の量を求める（５０８）。実施形態によっては、キレート剤量は、チャンバ内の硬水イオンを完全に封鎖するのに十分であると予想される量である。
【００５６】
制御システム１０４は、軟水化装置が存在するかを判定する（５２６）。実施形態によっては、この判定は、硬水イオンに起因する導電性の既定の量未満（例えば２５％未満）であることを見出す、水の硬度の先の測定に基づいて行われ得る。実施形態によっては、この判定は、ユーザーの入力に基づいて行われてもよい（例えば、ユーザーによる制御システム１０４への入力に基づいて、フラグ又は他の値を、制御システムに保存させてもよい）。
【００５７】
軟水化装置の存在が認識されるか、又は確信される場合、計算した最大キレート剤用量の一部のみをキレート剤ディスペンサ１０８からチャンバ１０２に添加する（５２８）。添加したキレート剤を完全に混合した後、第２の導電性測定値を得る（５３０）。実施形態によっては、５２８において添加されるキレート剤の量は、期待される低濃度の硬水イオン（例えば、１つ又は複数の先の水サイクルの間に求められたものと同様の濃度、又は軟水化装置の使用にふさわしい所定濃度）を有する水と、期待したものよりも高濃度の硬水イオンを有する水とを区別するのに十分な量である。この量のキレート剤は一般的に、測定される導電性に寄与する全てのイオンが硬水イオンに起因し得る場合に必要とされるキレート剤の量よりも非常に少ない（例えば、少なくとも５０％未満）。
【００５８】
実施形態によっては、軟水化効果を次のように判定する。添加したキレート剤が導電性を急速に上昇させる場合、軟水化装置は適切に作動し（５３２）、それ以上キレート剤を添加する必要はない。洗剤を添加し（５２０）、洗浄を開始する（５２２）。
【００５９】
反対に、添加したキレート剤が導電性を徐々に上昇させる場合、軟水化装置は有効ではなく（５３２）、最大キレート剤用量の第２の部分をチャンバ１０２に添加する（５３４）。実施形態によっては、第２の部分は、第１のキレート剤部分を除いた最大キレート剤用量に等しい（すなわち、第２の部分は最大キレート剤用量の残量である）。添加したキレート剤を完全に混合した後、第３の導電性測定を行い（５１２）、実際の硬水イオン濃度を求める（５１４）。実施形態によっては、制御システム１０４は、通常の測定において計算される実際の硬度のパーセンテージが最大可能硬水イオン濃度の既定の量よりも小さければ（例えば、２５％未満）、軟水化装置が使用中であることを検出する（５１６）。実際の硬水イオン濃度を封鎖するのに必要なキレート剤の量を計算する（５１８）。上記で説明したように、実施形態によっては、この計算にキレート剤のファクターを使用する。第３の導電性測定値に基づくキレート剤のファクターを（例えば、硬度計算モジュール２１６によって）求め、（例えば、メモリ２０２に）保存させる。洗剤を添加し（５２０）、洗浄を開始する（５２２）。
【００６０】
軟水化装置の存在が認識されないか、又は確信されない場合（５２６）、計算された最大キレート剤用量をチャンバ１０２に添加する（５１０）。添加したキレート剤を完全に混合した後、導電性測定を行い（５１２）、実際の硬水イオン濃度を求める（５１４）。実施形態によっては、制御システム１０４は、通常の測定において計算される実際の硬度のパーセンテージが最大可能硬水イオン濃度の既定の量よりも小さければ（例えば、２５％未満）、軟水化装置が使用中であることを検出する（５１６）。実際の硬水イオン濃度を封鎖するのに必要なキレート剤の量を計算する（５１８）。上記で説明したように、実施形態によっては、この計算にキレート剤のファクターを使用する。洗剤を添加し（５２０）、洗浄を開始する（５２２）。
【００６１】
これが新たな充填サイクルでない場合には（５０２）、増分量の水をチャンバ１０２に添加し、これにより、増分量のキレート剤及び洗剤を同様に添加する必要がある。給水器１１０からチャンバ１０２に添加される増分量の水を、例えばメーター１１４を用いて測定する。添加される水の量及びキレート剤のファクターに応じて第２のキレート剤量は、上記の式を用いて求められる。第２のキレート剤量をキレート剤供給源１０８からチャンバ１０２に添加する（５２４）。所定量の洗剤を洗剤供給源からチャンバ１０２に添加し（５２０）、洗浄システム１００により洗浄を行う（５２２）。
【００６２】
良好に作動していない(failed)軟水化装置の検出及び補償に加えて、制御システム１０４は、使用者に軟水化装置を再充電する時間を警告することもできる。制御装置１０４は、軟水化装置が「硬水を漏出」している間、ディスペンサ１０８からのキレート剤の供給を自動的に増やし、軟水化システム又は軟水化装置が整備されて通常の動作に戻ると、キレート剤の供給を減らすことができる。
【００６３】
実施形態によっては、軟水化システムが使用中でなくとも、５２６及び５１６における判定を使用して、硬水イオン濃度が低い軟水の存在を検出することもできる。洗浄システムが軟水を収容していることを検出することによって、各充填サイクルの開始時に使用されるキレート剤の量を大幅に（例えば５０％以上）減らすことができる。
【００６４】
実施形態によっては、キレート剤のファクターの繰り返し求めることによって浪費されるキレート剤の量を減らすために、Ｎ回の充填サイクル毎に一度だけ新たなキレート剤のファクターを求める。Ｎは２、３、４に等しいか又は他のより大きい数字である。他の実施形態によっては、キレート剤のファクターが閾値未満（例えば、硬水イオンを含むイオンの５０％に相当する値未満）である場合、キレート剤のファクターは、１回の充填サイクルから次の充填サイクルまで妥当であると仮定されるが、新たな充填サイクルのそれぞれの開始時に、又はＮ回目の新たな充填サイクル毎に試験される。キレート剤のファクターを、先に求められたキレート剤のファクターに対応する小さい値と、現在の導電性測定に関連する全てのイオンが硬水イオンである場合に必要とされるキレート剤の量に対応する大きい値との間のキレート剤量を添加することによって試験するか、又は検査し、その後、新たな導電性測定を行い、新たなキレート剤のファクターをコンピュータ計算し、新たなキレート剤のファクターと先にコンピュータ計算したキレート剤のファクターとを比較する。上記の大きい値よりも少ないキレート剤を用いて、使用するキレート剤の総量を減らす。これらの実施形態の全てにおいて、軟水化システムが良好に作動していないか、又は大幅な水の硬度変化が検出されるという稀な状況を除いて、キレート剤を分配する単一の事象又は動作を各洗浄サイクルに使用する。
【００６５】
様々な図のいくつかは、特定の順番での論理的な段階の番号を示しているが、これらの段階は順番に依存するものではなく、並べ替えてもよく、他の段階を組み合わせても、又は外してもよい。いくつかの順序付け又は他のグループ化を詳細に記述したが、他のものは、当業者にとって自明であるため、代替形態の網羅的なリストを提示することはしない。さらに、制御システムが、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組み合わせで実施され得ることは理解されるものとする。
【００６６】
説明するために、以上の記載を、具体的な実施形態を参照して説明した。しかしながら、上記の例示的な記述は、網羅するように、又は開示される明確な形態に本発明を限定するように意図されるものではない。多くの変更形態及び変形形態が上記の教示に鑑みて可能である。本発明の原理及びその実用化を好適に説明するために実施形態を選択して記載し、これにより他の当業者が、本発明、及び予期される特定用途に適する様々な変更形態を含む種々の実施形態を最適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態による例示的な洗浄システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態による制御システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による、水の硬度を測定し、かつ、キレート剤及び洗浄剤を分配する例示的なプロセスのフローチャートである。
【図４Ａ】導電性対硬水イオン濃度の概略的なグラフである。
【図４Ｂ】導電性対キレート剤の量又は濃度の概略的なグラフである。
【図５】本発明の実施形態による、水の硬度を測定し、キレート剤及び洗浄剤を分配し、かつ、軟水化効果の低下を確認する例示的なプロセスのフローチャートである。
【図１】
2008534923.tif 000004
【図２】
2008534923.tif 000005
【図３】
2008534923.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2008534923.tif 000008
【図５】
2008534923.tif 000009
【国際調査報告】
2008534923.tif 000010
2008534923.tif 000011
2008534923.tif 000012