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技術 廃棄物ゼロの逆浸透システムおよび下流すすぎ

出願人 エコラボインコーポレイティド
発明者 モンスラッド,リージェイ.ハーツ,エイドリアンイー.
出願日 2015年2月25日 (2年9ヶ月経過) 出願番号 2015-035273
公開日 2015年6月18日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2015-110054
状態 特許登録済
技術分野 食器の洗浄、乾燥 半透膜を用いた分離
主要キーワード 華氏度 全溶解固体 洗浄皿 皿洗機 逆浸透システム 自己調節的 食物粒 ライン圧力

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図面 (2)

課題

良好なシステムを提供すること。

解決手段

ゼロ廃水を得るための逆浸透システムを制御するためのシステムは、新たな水供給逆浸透装置濃縮物貯槽および浸透物貯槽濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁浸透物ヒーター施設用皿洗機および制御システムを含む。逆浸透装置は、新たな水供給から濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流へ水をろ過する。濃縮物貯槽および浸透物貯槽は、逆浸透装置の下流にあり、そして濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれを受ける。濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁は、それらのそれぞれの貯槽からの濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれの流れを制御する。浸透物ヒ−ターは、浸透物すすぎ流を所定の温度加熱する。施設用皿洗機は、施設用皿洗機のすすぎサイクルの間に連続的に濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を受ける。

背景

皿洗いサイクルすすぎステップの間に、新たな水(fresh water)が、食器類の表面から食物汚れおよび洗剤すすぐために食器類にスプレーされる。新たな水が溶解された固体(すなわち、水中の鉱物)において比較的低い場合、食器類は、乾燥後に実質的に膜がなくおよび汚れがないように見える。しかし、新たな水が高レベルの溶解された固体を含む場合、乾燥された食器類は、水中の鉱物によって大幅な量の目に見える膜および汚れを有する場合がある。鉱物は、水が蒸発した後で、食器類の上に残り、特に、ガラス製品平皿の上に、見苦しい膜および汚れおよび暗い色で着色した食器類品目をむしろ残す。

逆浸透は、水中に高レベルの溶解された固体を有する範囲の水から溶解された固体を除くための効果的なメカニズムである。しかし、逆浸透システムは、作動条件においてシステムの膜を保つために、膜表面には、水が周期的に流され、その後に水が捨てられて、本来的に水を無駄にする。表面から固体を除去して、膜が詰まったり、汚れたりすることを防止するために、濃縮物廃水)は、膜表面にわたって高い流量で流される。もし100%の水が、膜を通されると、膜の寿命は短くなり、そして水の流れ(浸透物生成)は、厳しく低下するであろう。したがって、逆浸透システムを運転するための大部分の効率的な方法は、ある量の水を廃棄することである。

概要

良好なシステムを提供すること。ゼロ廃水を得るための逆浸透システムを制御するためのシステムは、新たな水供給逆浸透装置濃縮物貯槽および浸透物貯槽濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁、浸透物ヒーター施設用皿洗機および制御システムを含む。逆浸透装置は、新たな水供給から濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流へ水をろ過する。濃縮物貯槽および浸透物貯槽は、逆浸透装置の下流にあり、そして濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれを受ける。濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁は、それらのそれぞれの貯槽からの濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれの流れを制御する。浸透物ヒ−ターは、浸透物すすぎ流を所定の温度加熱する。施設用皿洗機は、施設用皿洗機のすすぎサイクルの間に連続的に濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を受ける。

目的

したがって、逆浸透システムを運転するための大部分の効率的な方法は、ある量の水を廃棄することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

施設用皿洗機に水を供給する逆浸透膜装置内の廃水を除去する方法であって、該方法が:a)該逆浸透膜装置に水流を導入し、該水流を浸透物すすぎ流および濃縮物すすぎ流に分割する工程と、b)該施設用皿洗機のすすぎサイクルの間に、該濃縮物すすぎ流を用いて食器類すすぐ工程と、c)該施設用皿洗機の該すすぎサイクルの間に、該濃縮物すすぎ流を用いて該食器類をすすいだ後で、該浸透物すすぎ流を用いて、該食器類をすすぐ工程と、を含んで成り、d)ここで、該濃縮物すすぎ流の該浸透物すすぎ流に対する比が、約3/2以下であり、そして、e)該浸透物すすぎ流が、約200ppm以下の全溶解固体濃度を有する、方法。

請求項2

該濃縮物すすぎ流の該浸透物すすぎ流に対する比が、約1以下である、請求項1に記載の方法。

請求項3

該比が、時間比および体積比一つである、請求項1に記載の方法。

請求項4

該すすぎサイクルが、約20秒未満で完了する、請求項1に記載の方法。

請求項5

該浸透物すすぎ流が、約100ppm以下の全溶解固体濃度を有する、請求項1に記載の方法。

請求項6

該浸透物すすぎ流が、約50ppm以下の全溶解固体濃度を有する、請求項5に記載の方法。

請求項7

少なくとも約82.2℃(180華氏度)に該浸透物すすぎ流を加熱する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項8

施設用皿洗機に接続可能な逆浸透システムであって、a)新たな水供給と、b)該新たな水供給から濃縮物流および浸透物流に水を分割するための逆浸透装置と、c)逆浸透装置の下流の、該濃縮物流および該浸透物流を、それぞれ受けるための濃縮物貯槽および浸透物貯槽と、d)該浸透物流を所定の温度に加熱するためのヒーターと、e)該逆浸透システムがゼロ廃水を生成するように、該濃縮物流の流れおよび該浸透物流の流れを選択的に制御するための制御システムと、を含んで成る、システム。

請求項9

該逆浸透装置が、該新たな水供給から、該浸透物流の約3/2以下の比の該濃縮物流と該浸透物流とに、該水を分割する、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項10

該浸透物流が、約200ppm以下の全溶解固体濃度を有するように、該逆浸透装置が該新たな水供給からの該水を分割する、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項11

該浸透物流が、約100ppm以下の全溶解固体濃度を有するように、該逆浸透装置が該新たな水供給からの該水を分割する、請求項10に記載の逆浸透システム。

請求項12

該制御システムが、タイマーを含む、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項13

該濃縮物貯槽および該浸透物貯槽の少なくとも1つに接続された圧力スイッチをさらに含む、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項14

該ヒーターが、少なくとも約82.2℃(180華氏度に該浸透物流を加熱する、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項15

該ヒーターが、少なくとも約73.9℃(165華氏度)に該浸透物流を加熱する、請求項8に記載の逆浸透システム。

請求項16

ゼロ廃水を得るために、逆浸透システムを制御するためのシステムであって、a)新たな水供給と、b)該新たな水供給から濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流に水をろ過するための逆浸透装置と、c)該逆浸透装置の下流に位置する、該濃縮物すすぎ流を受けるための濃縮物貯槽と、d)該濃縮物貯槽から該濃縮物すすぎ流の流れを制御するための濃縮物ソレノイド弁と、e)該逆浸透装置の下流に位置する、該浸透物すすぎ流を受けるための浸透物貯槽と、f)該浸透物貯槽から該浸透物すすぎ流の流れを制御するための浸透物ソレノイド弁と、g)該浸透物すすぎ流を所定の温度に加熱するためのヒーターと、h)該施設用皿洗機のすすぎサイクルの間に、該濃縮物すすぎ流および該浸透物すすぎ流を連続的に受けるための施設用皿洗機と、i)該濃縮物すすぎ流および該浸透物すすぎ流、それぞれから該施設用皿洗機への流れを制御するための該濃縮物ソレノイド弁および該浸透物ソレノイド弁に運転可能に接続された制御システムと、を含んで成る、システム。

請求項17

該濃縮物すすぎ流が、該すすぎサイクルの少なくとも約60体積%を構成する、請求項16に記載のシステム。

請求項18

該濃縮物すすぎ流および該浸透物すすぎ流が、約3/2以下の浸透物すすぎ流に対する該濃縮物すすぎ流の時間比で該施設用皿洗機に流れる、請求項16に記載のシステム。

請求項19

該浸透物すすぎ流が、約100ppm未満の全溶解固体濃度を有する、請求項16に記載のシステム。

請求項20

該制御システムが、タイマーを含む、請求項16に記載のシステム。

請求項21

該濃縮物貯槽および該浸透物貯槽の少なくとも1つに接続された圧力スイッチをさらに含む、請求項16に記載のシステム。

請求項22

該すすぎサイクルが、約20秒未満続く、請求項16に記載のシステム。

技術分野

0001

本発明は、概して施設用皿洗機(institutional dishmachine)とともに使用される逆浸透システムの分野に関する。特に、本発明は、施設用皿洗機に接続された逆浸透システムによって生成された廃水を除去するためのシステムに関する。逆浸透システムの使用方法がまた提供される。

背景技術

0002

皿洗いサイクルすすぎステップの間に、新たな水(fresh water)が、食器類の表面から食物汚れおよび洗剤すすぐために食器類にスプレーされる。新たな水が溶解された固体(すなわち、水中の鉱物)において比較的低い場合、食器類は、乾燥後に実質的に膜がなくおよび汚れがないように見える。しかし、新たな水が高レベルの溶解された固体を含む場合、乾燥された食器類は、水中の鉱物によって大幅な量の目に見える膜および汚れを有する場合がある。鉱物は、水が蒸発した後で、食器類の上に残り、特に、ガラス製品平皿の上に、見苦しい膜および汚れおよび暗い色で着色した食器類品目をむしろ残す。

0003

逆浸透は、水中に高レベルの溶解された固体を有する範囲の水から溶解された固体を除くための効果的なメカニズムである。しかし、逆浸透システムは、作動条件においてシステムの膜を保つために、膜表面には、水が周期的に流され、その後に水が捨てられて、本来的に水を無駄にする。表面から固体を除去して、膜が詰まったり、汚れたりすることを防止するために、濃縮物(廃水)は、膜表面にわたって高い流量で流される。もし100%の水が、膜を通されると、膜の寿命は短くなり、そして水の流れ(浸透物の生成)は、厳しく低下するであろう。したがって、逆浸透システムを運転するための大部分の効率的な方法は、ある量の水を廃棄することである。

発明が解決しようとする課題

0004

濃縮した水を逆浸透の供給に戻す再生利用および複数の膜を連続して使用することを含む、逆浸透システムからの廃水の量を減少させるための種々の方法がある。しかし、実用的な目的のためには、逆浸透システムは、依然いくらかの廃水を作り出すであろう。商業的逆浸透システムの最新技術では、システム全体中に含まれる装置の量を最小化しながら、逆浸透システムが広範な水の条件において運転することを可能にするための効果的なバランスを提供するように、約50%の浸透物の約50%の濃縮物に対する比が見いだされた。

課題を解決するための手段

0005

ある態様では、本発明は、施設用皿洗機に接続された逆浸透装置内の廃水を除去する方法に関する。この方法は、水流を浸透物すすぎ流と濃縮物すすぎ流に分割するような逆浸透装置へ水流を導入すること、施設用皿洗機のすすぎサイクル中に、濃縮物すすぎ流を用いて食器類をすすぐこと、そしてその後に施設用皿洗機のすすぎサイクル中で浸透物すすぎ流を用いて食器類をすすぐことを含む。濃縮物すすぎ流の浸透物すすぎ流に対する比は、約3/2以下である。浸透物すすぎ流は、約200ppm以下の全溶解固体濃度を有する。

0006

別の態様では、本発明は、施設用皿洗機に接続可能な逆浸透システムに関する。逆浸透システムは、新たな水供給、新たな水供給から濃縮物流および浸透物流に水を分割するための逆浸透装置;濃縮物流および浸透物流、それぞれを受けるための逆浸透装置の下流の濃縮物貯槽および浸透物貯槽;浸透物流を所定の温度加熱するためのヒーター;および逆浸透システムがゼロ廃水を生成するための濃縮物流の流れおよび浸透物流の流れを選択的に制御するための制御システムを含む。

0007

別の態様では、本発明は、ゼロ廃水を得るために逆浸透装置を制御するためのシステムに関する。このシステムは、新たな水供給、逆浸透装置、濃縮物貯槽および浸透物貯槽、濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁、浸透物ヒーター、施設用皿洗機および制御システムを含む。逆浸透装置は、新たな水供給から濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流への水をろ過する。濃縮物貯槽および浸透物貯槽は、逆浸透装置の下流に位置し、そして濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれを受ける。濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁は、そのそれぞれの貯槽からの濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流、それぞれの流れを制御する。ヒーターは、浸透物すすぎ流を所定の温度に加熱する。施設用皿洗機は、施設用皿洗機の単一のすすぎサイクルの間に、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を連続的に受ける。制御システムは、濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁に操作可能に接続され、そして施設用皿洗機へのすすぎ流の流れを制御する。

図面の簡単な説明

0008

図1は、本発明の1つの態様による、ゼロ廃棄物皿洗いシステムの概略図である。

0009

本発明は、種々の改質および代替形態を受けることができる一方で、具体的な実施形態が一例として図中に示され、そして下記に詳細に記載される。しかし、この意図は、本発明を記載された特定の態様に制限するものではない。他方で、本発明は付属請求項によって規定された本発明の範囲内にあるすべての改変、均等、および代替網羅することを目的とする。

0010

図1は、統合された逆浸透システム14とともに施設用皿洗機12を含む、ゼロ廃棄皿洗いシステム10の概略図を示す。皿洗いシステム10は、新たな水流を2つのすすぎ流、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流に分割することによって、従来の逆浸透システムと関連した廃水を減少させ、そして/または除く。濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流は、次に施設用皿洗機の単一の、離散したすすぎサイクルの間に食器類をすすぐ。従って、逆浸透システム14から作り出された濃縮物または廃水を廃棄するよりむしろ、濃縮物はすすぎサイクルの第1部において使用され、そして浸透物または精製された水はすすぎサイクルの第2部で使用される。本発明の皿洗いシステム10は、浸透物のみを使用する全すすぎサイクルを行う逆浸透システムを使用した施設用皿洗機12と、実質的に同じ食器洗浄の結果を達成する。浸透システム14は、生成されるのと同じ速度で廃水を利用するので、施設用皿洗機12が特定の時間または日の間にどれだけ多く運転されるかに関わらず、逆浸透システム14は自己調節的であり、そしてゼロ廃水で運転できる。さらに、逆浸透システム12はまた、施設用皿洗機12のすすぎサイクルの間の皿洗いシステム10のエネルギー消費を減少させる。

0011

施設用皿洗機12は、商業的環境、例えば、ドアタイプ皿洗機ガラス洗浄皿洗機またはアンダーカウンター皿洗機において食器類を洗うために使用されるあらゆるすすぎ装置または従来の施設用皿洗機であることができる。施設用皿洗機12のための全運転は、典型的には、約60秒〜約90秒続き、そして単一の洗浄サイクルおよび単一のすすぎサイクルに通常分解される。典型的には、洗浄サイクルは約30秒〜約60秒続き、そしてすすぎサイクルは約8秒〜約30秒続く。任意選択的に、洗浄およびすすぎサイクルのそれぞれの後に約5秒〜約10秒の間続く滞留時間または一時停止時間がある。

0012

洗浄サイクルの間、水は、施設用皿洗機12に位置するポンプを使用して食器類の上の洗浄タンクから再循環される。水は、典型的には食器類をクリーニングするための薬品を含む。(ポンプされた)再循環させた洗浄水の流量は、典型的には、約60ガロン/分〜約200ガロン/分である。

0013

洗浄サイクルの間に食器類がクリーニングされた後で、あらゆる食物粒子および薬品は、すすぎサイクルの間に食器類の表面からすすがれる。洗浄サイクルの間に使用される水が再循環された水である一方で、すすぎサイクルの間に使用される水は、新たな水であり、そして施設用皿洗機12に送られる前に、逆浸透システム14を最初に通過する。一態様では、水は、約4ガロン/分〜約8ガロン/分の流量ですすぎサイクルの間に、施設用皿洗機12に導入される。

0014

逆浸透システム14は、逆浸透システム14が皿洗いシステム10中に導入される新たな水の実質的に正確な量を使用する点で、自動的にバランスが取られている。逆浸透システム14が施設用皿洗機12と統合されているにも関わらず、皿洗いシステム10は、逆浸透システム14が存在していないかのように、施設用皿洗機12中の食器類をすすぐのと同じ量の水を使用する。逆浸透システム14の設置面積は、したがって、それぞれのすすぎサイクル中で浸透水の量の半分を供給しなければならないだけであるので、従来の逆浸透システムから約半分に小型化できる。通常は廃水として廃棄される濃縮水は、すすぎサイクルの残り半分のために使用される、従って、浸透水の半分のみを使用し、そして従来の逆浸透システムの約半分の大きさであるシステムを生じさせる。プレフィルター逆浸透膜水貯槽、およびヒーター等の逆浸透システム14中でまたは浸透システム14とともに使用される装置は、すべて約50%小型化でき、そうしたより小さい全体的なシステムを生じる。

0015

さらに、皿洗いシステム10は、逆浸透システムを含まない施設用皿洗機と同じ量の水および同じサイクル回数を使用するので、施設用皿洗機12は、逆浸透システム14とともに使用されるように変更される必要がない。逆浸透システム14は、従って、施設用皿洗機12に非常に小さい変更を加えることで従来の皿洗機と統合できる。

0016

逆浸透システム14は施設用皿洗機12に接続され、そして逆浸透システム14を通して水を輸送するための、新たな水供給16、入口ソレノイド弁18、プレフィルター20、逆浸透装置22、濃縮物供給ライン24、濃縮物逆止弁26、濃縮物貯槽28、濃縮物ソレノイド弁30、濃縮物ヒーター32、浸透物供給ライン34、浸透物逆止弁36、浸透物貯槽38、浸透物ソレノイド弁40、浸透物ヒーター42、圧力スイッチ44、制御システム46および循環システム48を含む。通常、水は、逆浸透装置22に到達する前に、新たな水供給16から、そしてプレフィルター20を通って流れる。逆浸透装置22は、浸透物すすぎ流および濃縮物すすぎ流に水を分離する。施設用皿洗機12がすすぎサイクルの間に水を必要とするまで、すすぎ流、ぞれぞれからの水は、そのそれぞれの貯槽28、38中に収集される。濃縮物ソレノイド弁30および浸透物ソレノイド弁40のそれぞれは、施設用皿洗機12中で食器類をすすぐように、開放し、そして濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38から施設用皿洗機12へ水が流れるために、一連順序信号を受け取る。

0017

入口ソレノイド弁18は、新たな水供給16から逆浸透システム14に入る水の量を制御する。新たな水供給16中の水は、皿洗いシステム10が位置する建物で囲まれており、そして、例えば、井戸水であることができる。新たな水供給16から水は、建物のライン圧力で供給されることができ、または高圧ポンプによって、生産速度および水の効率レベルを増加させるように、圧力は上げられることができる。場所によって、水の全溶解固体(TDS)は異なるであろう。用語「溶解固体」は、水中での種々の鉱物、金属、および塩の存在をいう。通常、高固体水は、約300ppmを超える全溶解固体濃度を有する水をいう。しかし、高固体水は、多くの場合、約500ppm、および約800ppmを超えるまでものTDS濃度を有する。すべての場所は、水中に溶解された少なくともいくらかの固体を有するが、TDSは、1つの場所と別の場所で異なる傾向がある。

0018

プレフィルター20は、新たな水供給16から下流に位置し、そして沈殿物をろ過して取り除き、そして水が逆浸透装置22に入る前に、新たな水供給16からの水流から塩素を除去する。沈殿物および塩素の両者は、逆浸透装置22中の膜に有害であり、そして膜の寿命を低下させる場合がある。自ら沈殿物および塩素をろ過できる任意のプレフィルターは、逆浸透システム14と共に使用できる。図1は、1つのプレフィルター20のみを記載するが、この逆浸透システム14は、本発明の意図を離れることなく、任意の数のプレフィルターを含むことができる。例えば、新たな水供給16からの水が高濃度の沈殿物および/または塩素を有する場合、多くのプレフィルターは、逆浸透装置22の上流に連続して位置でき、逆浸透装置22に入る沈殿物および/または塩素の濃度が逆浸透装置22中の膜に有害なレベルでないことを確かにする。

0019

水がプレフィルター20を通過した後で、水は逆浸透装置22に入る。逆浸透装置22は、新たな水供給16からの水を、濃縮物を含む濃縮物すすぎ流および浸透物を含む浸透物すすぎ流に分割する。濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流は、濃縮物供給ライン24および浸透物供給ライン34を通って濃縮物貯槽28および浸透物貯槽38に、それぞれ向かわせられる。水が逆浸透装置22から流れるにつれて、濃縮物すすぎ流のTDS濃度が元のTDS濃度より実質的に高く、そして浸透物すすぎ流のTDS濃度が元のTDS濃度より実質的に低いように、新たな水供給16からの元のTDS濃度の新たな水は、ろ過されて濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を作る。例えば、逆浸透装置22を通過した後で、約450ppmのTDS濃度を有する新たな水供給16は、約600ppm〜約1000ppmのTDS濃度を有する濃縮物すすぎ流および約50ppm〜200ppmのTDS濃度を有する浸透物すすぎ流として出力される。浸透物すすぎ流のTDS濃度が低下するにつれて、濃縮物すすぎ流のTDS濃度は上昇する。逆浸透装置22は、浸透物すすぎ流が、汚れ、膜または筋を残さずに食器類を効果的にすすぐように、特に設定される。いくつかの態様において、浸透物すすぎ流が、約200ppm以下、約150ppm以下、約100ppm以下、または約50ppm以下のTDS濃度を有するように、逆浸透装置22は設定される。

0020

逆浸透装置22は、膜フィルターであり、そして1超の膜を含むことができる。膜は、中空繊維またはらせん巻き(spiral wound)であることができる。膜を生産するのに使用される好適な材料の例は、セルローストリアセテート(CTA)、セルロースアセテート(CA)、ポリアミドおよび薄膜複合物(TFC)を含む。膜はまた標準圧力高圧)または低エネルギー低圧)と考えられることができる。市販されている逆浸透膜の例は、Filmtec、MidlandMIから入手可能であるらせん巻きTFC膜モデルナンバーLE−4021(低エネルギー)およびTW30−4021(高エネルギー)を含む。皿洗いシステム10は、入口流を濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流にろ過するための逆浸透装置22を含むとして説明されているが、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を生じる任意のろ過装置を、本発明の意図する範囲を離れることなく使用できる。例えば、皿洗いシステム10とともに使用できる他の膜ろ過装置は、ナノろ過装置、限外ろ過装置およびマイクロろ過装置を含む。市販されているナノろ過膜の例は、AMI、Vista、CAから入手可能であるモデルナンバーM−N4021A9を含む。皿洗いシステム10において使用できる特定のタイプの装置は、特別な用途および特別な源水品質に必要なろ過の度合いに依存であろう。

0021

濃縮物逆止弁および浸透物逆止弁26、36は、貯槽28、38の上流に位置し、そして濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38、それぞれから、逆浸透装置22への水の逆流を防ぐ。

0022

濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38は、施設用皿洗機12によって必要とされるまで濃縮物および浸透物を、それぞれ貯蔵する。貯槽28、38は、加圧タンクまたは大気タンクであることができる。あるいは、濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38は、逆浸透装置22の生成速度が特別な用途に必要な流量を送達するために充分高い場合には、必要とされない場合がある。しかし、濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38がないか、または小さい濃縮物貯槽および浸透物貯槽28、38のみを有する逆浸透システム14は、水より速い、要求された速度で水を生成するために、物理的により大きい必要があるであろう。

0023

浸透物貯槽38が満タンの場合、浸透物貯槽38に接続された圧力スイッチ44は、新たな水供給16から逆浸透システム14への供給を停止するために、入口ソレノイド弁18に閉鎖信号を送る。入口ソレノイド弁18を閉じて、新たな水供給16は、逆浸透装置22を通して濃縮物貯槽28または浸透物貯槽38のいずれへも水をもはや送達しない。圧力スイッチ44が浸透物貯槽38に接続されているように図1中に記載されている一方で、あるいは、本発明の意図する範囲から離れることなく、圧力スイッチ44は、濃縮物貯槽28に、または貯槽28、38の両方に位置することができる。濃縮物および浸透物貯槽28、38が大気タンクである場合、圧力スイッチ44は、貯槽28、38が満タンまたは予め設定された圧力または高さに到達した場合に、逆浸透システム14を止めるという一般的な目的で、フロートスイッチにより置き換えられる。

0024

濃縮物ヒーターおよび浸透物ヒーター32、42は、それらのそれぞれの貯槽28、38の下流に位置し、そして施設用皿洗機12が設定された殺菌のタイプによってそれらの温度設定が変化する。例えば、ヒーター温度は、化学的殺菌のための約120°Fに、または熱水殺菌のための約180°Fに設定できる。高温殺菌装置では、すすぎ水は、典型的には、規制当局の殺菌基準を満たすために約180華氏度に加熱される必要がある。新たな水流を別個の濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流に分割することによって、浸透物すすぎ流を約180°に加熱する一方で、そして規制当局の殺菌基準を依然満たしながら、濃縮物すすぎ流をより低い温度へ加熱できる。一態様では、濃縮物流は、約165°Fに加熱される。すすぎ水の全体積は、より高い180°Fの温度に加熱されないので、すすぎサイクルの間に使用されるエネルギーの全体的な低下がある。単一の図1は、濃縮物ヒーター32および浸透物ヒーター42を含むとして逆浸透システム14記載するが、ヒーター32、42は、施設用皿洗機12中で使用される殺菌方法によって任意選択的である。例えば、ある化学的殺菌施設用皿洗機において、薬品が典型的には冷水殺菌すすぎを必要とするので、ヒーター32、42は必要ではない。いくつかの態様において、逆浸透システム14は、浸透物ヒーター42を含むことができるが、浸透物ヒーター42が食器類を殺菌するのに充分な温度に浸透物を加熱できる場合、濃縮物ヒーター32を含まないことができる。主要なエネルギーの節約は、すすぎサイクルの間に使用される水の半分のみが加熱される必要があるという事実から生じる。従って、約50%までのエネルギーの節約は、皿洗いシステム10の最も大きいエネルギー消費構成部分に基づいて得ることができる。直接加熱される必要がないように別の供給元からの熱を利用することができる場合、濃縮物ヒーター32がまた必要でない場合がある。一態様では、濃縮物ヒーター32は、浸透物ヒーター42からの廃熱を利用し、従ってエネルギーを節約し、そして濃縮物ヒーターの必要性をなくす。

0025

制御システム46は、施設用皿洗機12および濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁30、40に動作可能なように接続され、施設用皿洗機12への濃縮物貯槽28からの濃縮物の流れおよび浸透物貯槽38からの浸透物の流れを選択的に制御する。

0026

施設用皿洗機12の洗浄およびすすぎ運転がすすぎサイクルに到達した場合、施設用皿洗機12は、制御システム46に信号を送る。一態様では、制御システム46は、濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁30、40を動かして、すすぎサイクルを2つの部分に分割する、10秒間のすすぎ信号を送る。最初に施設用皿洗機12からのすすぎ信号によって動かされた場合、制御システム46は、濃縮物ソレノイド弁30に出力信号送り、濃縮物ソレノイド弁30を開けて、濃縮物が施設用皿洗機12に流れて、すすぎサイクルの第1部の間に施設用皿洗機12中で食器類をすすぐことができるようにする。濃縮物ソレノイド弁30は、予め設定された時間期間、例えば0秒〜9秒の間いたままである。一態様では、濃縮物ソレノイド弁30は、約5秒間開いている。

0027

濃縮物ソレノイド弁30への信号が完了した後で、制御システム46は、次に出力信号を浸透物ソレノイド弁40に送り、浸透物が施設用皿洗機12へ流れて、すすぎサイクルの第2部の間に施設用皿洗機12中で食器類をすすぐことができるようにする。浸透物ソレノイド弁40への信号は、濃縮物ソレノイド弁30への信号の直後に生じ、そしてまた濃縮物ソレノイド弁30への信号の長さによって、予め設定された時間期間、例えば1秒〜10秒続く。通常、濃縮物ソレノイド弁30は、C秒間開き、そして浸透物ソレノイド弁40は、(R−C)秒間開き、ここで、Cは濃縮物ソレノイド弁30への信号の長さであり、そしてRはすすぎサイクルの最大の長さである。例えば、Rが10秒であり、そして濃縮物ソレノイド弁30が5秒(C)間開く場合、浸透物ソレノイド弁40は5秒間開く。一態様では、濃縮物ソレノイド弁30および浸透物ソレノイド弁40は、濃縮物ソレノイド弁30の開放時間の浸透物ソレノイド弁40に対する開放時間で、少なくとも約3/2の時間比で、そして特に少なくとも約1の時間比で開く。一態様では、制御システム46はタイマーである。

0028

通常、施設用皿洗機12内に位置する食器類を効果的にすすぐために、2つの因子:1)浸透物すすぎ流のTDS濃度および2)浸透物がすすぎサイクルの間に食器類をすすぐために使用される時間の量に対する、濃縮物がすすぎサイクルの間に食器類をすすぐために使用される時間の量、または濃縮物の浸透物に対する時間の比、の制御は、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流の能力を制御する。依然同じクリーニング結果を達成しながら、浸透物すすぎ流のTDS濃度が低下するにつれて、濃縮物の浸透物に対する時間比は、増加できる。例えば、約3:約2の濃縮物:浸透物の時間比で約50ppmのTDS濃度を有する浸透物すすぎ流を使用するすすぎサイクルは、約2:約3の濃縮物:浸透物の時間比で約100ppmのTDS濃度を有する浸透物すすぎ流を使用するすすぎサイクルと実質的に同じ位効果的に食器類をクリーニングするであろう。従って、濃縮物の浸透物に対する時間比が浸透物すすぎ流のTDS濃度によって変わることができるように、浸透物すすぎ流のTDS濃度および濃縮物の浸透物に対する時間比は関連している。

0029

すすぎサイクルを時間比によって、2つの部分に分割して、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流を施設用皿洗機12に導入するように記載したが、すすぎサイクルは、多くの変数によって分割できる。例えば、すすぎサイクルは、施設用皿洗機12のすすぎサイクル中で使用される水の全体積のパーセンテージによって、分割されるように説明できる。一態様では、すすぎサイクルの間に1ガロンの水すべてを使用する施設用皿洗機で、濃縮物流は、全すすぎサイクルの約60%以下を構成できる。これは、約3:約2の濃縮物すすぎ流:浸透物すすぎ流の時間比に実質的に等しいであろう。

0030

浸透物ソレノイド弁42への信号が停止した後で、施設用皿洗機12からすすぎ信号が停止し、すすぎサイクルを終了させ、そして施設用皿洗機12の洗浄およびすすぎ運転を完了する。制御システム46は、濃縮物ソレノイド弁および浸透物ソレノイド弁30、40が開いている時間の量を制御すると記載したが、制御システム46は、多くの変数、例えば、濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流のTDS濃度および濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流の流量を任意選択的に測定および/または制御できる。

0031

本発明の範囲内の多数の改変および変化は当業者に明らかであろうので、本発明は、具体的な説明のためのみに意図された以下の例においてさらに特に記載される。そうでないと記載しない限り、以下の例において報告される全ての部、パーセンテージ、および比は、重量に基づき、そして例で使用される全ての試薬は、下記の化学供給業者から得られるか、もしくは入手可能であるか、または従来の技術によって合成できる。

0032

試験方法
施設用皿洗機は、通常の操作手順の元での使用のために調製されていた。施設用皿洗機は、通常量の洗剤およびすすぎ添加物を自動的に放出し、そして維持するように設定されていた。施設用皿洗機は、通常の操作温度に到達することが可能であった。第1の水貯槽は、約750ppmのTDS濃度を有する濃縮水で満たされており、そして第2の水貯槽は、試験条件によって約50ppm、約100ppm、約150ppmまたは約200ppmのTDS濃度を有する浸透水で満たされていた。

0033

それぞれの試験条件では、4セットのガラスが施設用皿洗機に設置された。自動的に運転された施設用皿洗機および適当なすすぎ水のタイプおよび時間で順序立てられたタイマーを用いて、完全な洗浄およびすすぎ運転が行われた。全皿洗い運転が完了するとすぐに、ガラス製品が除去され、そして周囲条件空気乾燥された。

0034

いったん乾燥すると、ガラスは、汚れ(spot)、膜(film)および筋(streak)の3つの評価を使用して評価された。微妙な条件の違いが検出できるように、焦点を併せた光源が、汚れ、膜および筋を強調するために使用された。各ガラスがこれらの特性のそれぞれに関して1〜5のスケールで評価された。1の評価はその特性が存在しないことを示し、そして5の評価は、その特性の大きな存在を示した。それぞれのセットのための4つのガラスすべての評価を平均化し、そして記録した。

0035

平均的な汚れ、膜および筋の評価を、全体的なガラス製品外観評価のために要約した。可能なガラス製品評価の範囲は、従って3〜15であり、3が完全であり、そして15が不充分または重大であった。5.0以下の全体的なガラス製品評価は優れたものと考えられた。それらの合算された合計が5.0未満の場合、汚れ、膜および筋は、肉眼で見るのが困難である。

0036


受け入れられる汚れ、膜および筋評価を有するガラス製品となるであろう濃縮物時間の浸透物時間に対する比の範囲、およびすすぎサイクル中の浸透物すすぎのTDS濃度の範囲を決定するために、一連のサイクルが運転された。この範囲を決定するために、濃縮物時間の浸透物時間に対する比および浸透物すすぎのTDS濃度を変化させた。濃縮物すすぎの供給元は、逆浸透システムからの廃水であった。

0037

新鮮なすすぎ水が逆浸透システムに、約450ppmのTDS濃度で入り、そして濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流に分割された。濃縮物すすぎ流および浸透物すすぎ流は、施設用皿洗機のすすぎサイクルの間所定の時間量で供給された。濃縮物すすぎ流は、すすぎサイクルの間に、所定の時間量で施設用皿洗機内に最初に供給され、浸透物すすぎ流は、すすぎサイクルの残りの間に供給された。全すすぎサイクル時間は、全部で10秒であった。濃縮物時間の浸透物時間に対する比および浸透物すすぎのTDS濃度は、それぞれのすすぎサイクル運転のために、変化させられた。ガラスがすすがれ、そして乾燥された後で、汚れ、膜および筋評価を書き留めた。評価は部分的に主観的であるので、偏りを防ぐために、運転をランダムに行った。

0038

表1は、それぞれの運転の濃縮物すすぎ時間および浸透物のTDS濃度ならびに食器類の生じた汚れ、膜および筋評価を提供する。
表1

0039

表1中に具体的に示すように、約100以下のTDS濃度を有する浸透物すすぎ流は、濃縮物すすぎ時間にかかわらず、実質的に汚れがなく、膜がなく、そして筋がないガラスとなった。これらの結果に基づいて、運転のさらに狭い範囲(「第2セットの運転」)を上記と同じ方法を使用して行った。第2セットの運転は、10秒の全すすぎサイクル時間を有し、そして約50ppmおよび約100ppmのTDS濃度を有する浸透物すすぎ流を使用した。下記の表2は、種々の濃縮物時間の浸透物時間に対する比および浸透物すすぎ流のTDS濃度の全体的な評価を提供する。
表2.

0040

表2中に具体的に説明されるように、約50ppm〜約100ppmのTDS濃度を有する浸透物すすぎ流を有する全10秒間のすすぎサイクルでテストしたガラスは、実質的に汚れ、膜または筋のないガラスとなった。表2中のデータは、より低いTDS濃度を有する浸透物すすぎ流を使用することによって、わずかにより良好な結果が得られたことをまた示す。すなわち、ガラス製品の全体的な外観は、約100ppmのTDSを含んでいる浸透物すすぎ流と比較して、浸透物すすぎ流が約50ppmのTDSのみを含んだ場合に、わずかに良好であった。

0041

濃縮物時間の浸透物時間に対する比が、通常効果的な1の時間比よりわずかに高かった場合に、これは当てはまった。濃縮物の約6秒までに続いて浸透物の約4秒のみを使用すると優れた結果が得られたことが、驚いたことに発見された。全体的なガラス評価は、0または2秒の濃縮物すすぎに続き、10秒または8秒の浸透物すすぎ、それぞれを有するガラスが、汚れ、膜または筋を実質的に有さないことを示した一方で、全体的なガラス評価は、6秒の濃縮物すすぎに続き4秒の浸透物すすぎを用いると、依然優れていた。高品質の浸透物すすぎ流が、長期間のより低い品質の濃縮物すすぎ流を補ったことは予期しなかった。

0042

比較のために、全10秒のすすぎサイクルが濃縮物(約750ppmTDS)を使用して行われた場合、生じたガラスは、10または非常に不充分の評価を有した。

0043

本発明は、不充分なすすぎ特性を有する場合がある水源を、濃縮されたすすぎ流および精製されたすすぎ流に分割するゼロ廃棄逆浸透システムである。逆浸透装置を通して水源を通過させて、水源中の鉱物を濃縮し、すすぎサイクルの第1部および続く精製水すすぎに入れることによって、この水源を用いて洗浄された食器類には実質的に汚れがなく、筋がなく、そして膜がない。元の水源の特性が変化しないにもかかわらず、これは当てはまる。逆浸透装置によって生成された廃水はまた、食器類をすすぐために使用されるので、全体的な逆浸透システムによって水が無駄にならない。

0044

留意すべきは、明細書および付属の請求項において使用されているように、単数形「1」、「1つ」、および「該」は、内容が明らかにそうでないと記載しない限り、複数の参照物を含む。従って、例えば、「化合物」を含む組成物への参照は、2種または3種以上の化合物の混合物を含む。留意すべきは、用語「または」は、内容が明らかにそうでないと記載しない限り「および/または」を含む意味通常用いられる。

0045

明細書中の全ての公表文献および特許出願は、この発明に関連する当業者のレベルの指標である。全ての公表文献および特許出願は、あたかもそれぞれの個々の出版物または特許出願が参照によって具体的におよび個々に示されたかのように、参照により同じ程度にまで本明細書中に取り込まれる。

実施例

0046

種々の具体的および好ましい態様および技術を参照して、本発明は記載された。しかし、当然のことながら、本発明の精神および範囲内に留まりながら、多くの変化および改変を行うことができる。

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