CN101044278B - 改善洗衣机清洁能力的装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在洗涤区(103,203,303)内清洁的洗涤系统，所述洗涤系统包括：至少一个入口，所述入口能够与供给水(102,202,302)流体连通；至少一个处理区(101,201,301)，所述处理区与至少一个入口流体连通，并且包括水软化区(120,220,320)、电解区(130,230,330)、定量加料区(140,142,240,242,340,342)以及它们的组合。所述洗涤系统还包括至少一个出口，所述出口与至少一个能够与洗涤区流体连通的处理区流体连通。

Description

改善洗衣机清洁能力的装置和系统

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年10月18日提交的专利申请10/967,757和于2005年5月17日提交的专利申请11/130,713的优先权。

发明背景

近几年，人们已日益关注多种用于洗涤衣物和其它受污基底的基于非洗涤剂的技术。例如，许多利用电解、超声波或空化技术促进衣物清洁或消毒的洗衣机已投放到日本和亚洲市场。典型地，上述设备包括至少一个以“不含洗涤剂”为特征的洗涤循环，这种循环设计用于洗涤较轻度脏污的衣物。然而，如洗衣机制造商自己所承认，目前市场上的这种洗衣机和洗涤系统对受污或玷污较重的衣物的洗涤价值很小，这样仍有必要继续用基于表面活性剂的洗涤剂产品来获得可接受的清洁效果。因此，人们设计并销售这种根据洗涤任务的轻重选择非洗涤剂和洗涤剂洗涤循环进行所谓的“混合”使用的洗衣机。

按照总资源的利用，基于非洗涤剂的清洁技术在轻度污垢情况下可具有节省使用洗涤剂产品的潜力，但是这种节省或多或少被水和能量的更高消耗所抵消。因此，应很好地对资源平衡进行权衡。

对清洁技术采取变化的一个难题涉及在全世界范围内对目前现有洗衣机设备类型做出的巨大的资本投入。要求设备的所有者用新机器完全取代他们的旧机器将需要所有者大量投入，同时还要淘汰下来大量用途有限的废弃的旧洗衣机。

因此，明显需要提高现有洗衣机和洗涤系统(包括新近的“混合”洗衣机)的功效，以便在整个洗涤剂用量范围内提供改善的洗涤性能。也需要在总资源(化学物质、水和能量)有效利用和供应充足的情况下使性能得到改善。

本发明的一个目的是提供适用于家庭或商用电器领域(如洗衣机、自动洗碗机等)的方法和系统，并且该方法和系统能够在洗涤剂用量范围内使清洁受污的一件或多件基底得到改善。本发明的另一个目的是提供能够更有效地利用水、能量和洗涤剂产品资源的洗涤方法和系统。本发明的另一个目的是提供能够与现有家庭或商用电器一起更新或换句话讲使用的方法和系统。

发明概述

本发明涉及一种用于在洗涤区内清洁的洗涤系统，所述洗涤系统包括：至少一个入口，所述入口能够与供给水流体连通；至少一个处理区，所述处理区与所述至少一个入口流体连通，并且包括水软化区、电解区、定量加料区及其组合区；和至少一个出口，所述出口与所述至少一个处理区流体连通并且能够与洗涤区流体连通。在一个实施方案中，洗涤区能够清洁或洗涤包括衣物和盘碟的基底。在一个实施方案中，水软化区包括纳米过滤装置、电去离子装置、电透析装置、反渗透装置、电容去离子装置、流过式电容器和离子交换水软化装置以及它们的组合。在一个实施方案中，水软化区包括电容去离子。在一个实施方案中，至少部分软化的水具有小于约4mmol/L的残留Ca²⁺硬度。在一个实施方案中，在约100至约1000kP的供给水压力下，至少部分软化的水具有至少约2L/h的软水流量。在一个实施方案中，所述装置和洗涤区基本容纳在一个外壳内。在一个实施方案中，所述装置和洗涤区独立地容纳在外壳内。在一个实施方案中，所述定量加料区流体地连接在至少一个入口和至少一个出口之间并且能够分配织物护理组合物。在一个实施方案中，本发明还包括在定量加料区和出口之间功能性地连接的混合区，该混合区能够至少部分混合织物护理组合物和第二流体。在一个实施方案中，混合区包括在线混合器，所述在线混合器包括文丘里流量管、直注泵、蠕动泵、重力给料器和喷雾器；声波混合器；超声波混合器；以及它们的组合。在一个实施方案中，由定量加料区分配约0.01至约50克的织物护理组合物。在一个实施方案中，有至少一个水软化区和至少一个电解区。在一个实施方案中，所述洗涤系统包括第一水软化区和第二水软化区以及第一电极区和第二电解区，其中第一水软化区流体连接到第一电解区，而第二水软化区流体连接到第二电解区。在一个实施方案中，本发明还在至少一个入口和至少一个出口之间包括至少一个止回阀。在一个实施方案中，本发明还包括至少一个传感至少一种水位、密度、电导率、pH、振动、温度、浊度、粘度以及它们的组合的传感器。

附图详述

图1包括本发明的第一非限制性实施方案。

图2包括本发明的第二非限制性实施方案。

图3包括本发明的第三非限制性实施方案。

发明详述

尽管本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作出结论，但据信通过以下说明可更好地理解本发明。

本发明的组合物可包括、基本上由或由本发明的组分以及本文所述的其它成分组成。本文所使用的“基本上由...组成”是指组合物或组分可包含附加成分，只要所述附加成分不会在本质上改变本发明要求的组合物或方法的基本特征和新特征。

除非另外指明，本文中使用的所有百分比和比率均按总组合物的重量计，并且所有的测量均在25℃进行。角度为角测量的平面单位，在大小上等于一整圈的1/360。

除非另外指明，本文所用的所有测量值均为公制单位。

本文所用术语“产品”包括适于洗涤和清洁受污基底的基于活性物质的洗涤剂组合物，以及适于洗涤后使用或与基于活性物质的洗涤剂联合使用并设计用于提供辅助的基底有益效果或结果的辅助组合物，例如整理剂、漂洗剂、设计用于提供洗涤后织物护理有益效果的织物增强剂、和设计用于提供洗涤后表面护理有益效果的洗涤剂辅助物质。术语“产品分配区”、“产品储存部件”等应相应进行解释。

本文所用术语“供给水”包括直接来自包括市政用水和地下水总管道的水，直接来自总管道或用过的水的贮存器(如用于储存循环水的循环贮存器、贮存罐)的水，或直接来自它们的组合的水。

本文所用术语“衣物”包括织造和非织造织物。所述织物的非限制性用途包括衣服、被褥、毛巾等。

本文所用术语“洗涤区”包括其中存在衣物和/或产品和/或软化水以进行清洁和/或洗涤的容积部分。洗涤区的一个实例包括由自动洗衣机的转筒产生的容积部分。

现已惊人地发现，本发明的洗涤系统能够改善清洁和洗涤功效。此外，可利用该洗涤系统来完成多种清洁或洗涤任务。根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于在洗涤区内清洁的洗涤系统，所述洗涤系统包括：至少一个入口，所述入口能够与供给水流体连通；至少一个处理区，所述处理区与所述至少一个入口流体连通，所述至少一个处理区包括水软化区、电解区、定量加料区和/或它们的组合区；和至少一个出口，所述出口与所述至少一个能够与洗涤区流体连通的处理区流体连通。

在一个实施方案中，设想本发明的洗涤区和洗涤系统独立地容纳在外壳内。这种实施方案设想用于现场使用的洗涤系统。在一个非限制性实施例中，设想本发明的水软化区位于不同于洗涤区的外壳内。水软化区流体地连接在供给水和洗涤区的入口之间。在这样的一个实施方案中，设想可翻新和/或改装利用供给水的、包括洗涤区的现有装置，使这种水软化区存在以处理来自供水系统的供给水，所述现有装置包括洗衣机和自动洗碗机、热水器，以及“一体外壳”入口流。

在另一个实施方案中，也设想使本发明的洗涤系统和洗涤区基本容纳在一个外壳内。不受理论的约束，据信通过将本发明的洗涤系统和洗涤区基本容纳在一个外壳内可使洗涤系统元件之间任何必要的配管或流体连接最小化。此外，基本在一个外壳内容纳本发明的洗涤系统和洗涤区可使所需的体积和/或空间最小化。

本发明的洗涤系统可采用整合的水软化和洗涤装置形式，其中所述水软化区和洗涤区构建于单独装置中，并成为所述单独装置的一部分，并且这两个区通过所述装置的导管彼此流体连通。在另一个实施方案中，洗涤系统包括连接形式的水软化装置和洗涤装置，从而水软化装置及其相连的水软化区形成独立式单元。根据使用者的要求，该单元可永久性或临时性地装配到洗涤装置的供给水入口导管上。水软化装置所需的任何电源可利用洗涤装置的电源或单独利用主电源。

本发明的系统和装置的优势还在于进行水软化不使用离子交换树脂。而且，相对于未由本发明处理的水，本发明所产生的增加的清洁有益效果使得使用较少的水/能量即可获得相当的清洁有益效果。

水软化区

根据本发明，本文洗涤系统包括水软化区。在本发明的系统和方法中，水软化区包括一个或多个装置，所述装置包括纳米过滤装置、电去离子装置、电透析装置、反渗透装置、离子交换装置和电容去离子水软化装置以及它们的组合。在一个实施方案中，水软化区可包括以Baeck、Convents和Smets的名义普通转让并共同提交的专利申请(申请人的参考编号为CM2849F)中所公开的那些，所述申请引入本文以供参考。

在一个实施方案中，水软化区可有效地使形成至少部分软化水的水软化至残留的Ca²⁺硬度小于约4mmol/L，在另一个实施方案中小于约2mmol/L，在另一个实施方案中小于约1mmol/L，且在另一个实施方案中为约4mmol/L至约0.01mmol/L，且在另一个实施方案中为约2mmol/L至约0.05mmol/L，甚至且在另一个实施方案中为约1mmol/L至约0.1mmol/L。

电导率取决于溶解的离子物质的总浓度，即水样品的离子强度。如本文所用，它是水传导电流能力的表示。例如，新蒸馏的水具有0.5-2μS/cm的电导率，而饮用水的电导率一般为50-1500μS/cm。本发明中测定电导率的方法利用以下测试ASTM D5391-99(2005)：用于流动高纯水样品电导率的标准测试方法。

在一个实施方案中，水软化区可有效地使形成至少部分软化水的水软化至电导率小于约200μS/cm，在一个实施方案中小于约150μS/cm，在另一个实施方案中小于约100μS/cm，在另一个实施方案中小于约75μS/cm，在另一个实施方案中小于约50μS/cm，在另一个实施方案中为约0.01μS/cm至约200μS/cm，在另一个实施方案中为约0.1μS/cm至约100μS/cm，甚至在另一个实施方案中为约1μS/cm至约50μS/cm。

不受理论地限制，据信水软化区将去除离子类，所述离子类包括但不限于阳离子类、阴离子类、两性离子类、两性类以及它们的组合。这种阳离子类包括，但不限于钙、铁、镁、锰、钠以及它们的混合物。这种阴离子类包括，但不限于氯、氟、碳酸根、硫酸根、以及它们的混合物。

在水软化区的下游并且与其流体连通，洗涤系统还可包括软化水贮存器，以用于贮存至少部分软化的水并且将至少部分软化的水递送至洗涤区。

不受理论的约束，据信水软化区生成至少部分软化的水。当转移到洗涤区时，至少部分软化的水增强加到洗涤区的任何产品的功效。此外，据信至少部分软化的水延长洗涤系统部件的使用寿命，这是由于使用至少部分软化的水减少和/或防止硬水沉积物、水垢等的积聚，从而使洗涤系统部件更加清洁。

在另一个实施方案中，水软化区利用电容去离子。电容去离子单元利用充电电极将水软化。带电极的电容性去离子能够在不增加其它离子的情况下，从水中除去离子类和其它杂质，而增加其它离子对离子交换水软化剂是典型的。其它形式的电容性去离子包括利用相似基本物理过程的流过式电容器。按照本发明的意图，电容性去离子单元包括流过式电容器。不受理论的约束，水在保持低电位差和/或电压的电极之间流动。水中存在的离子类移动到带相反电荷的电极。当电极变得被离子类饱和时，电极被静电再生，而离子类作为废弃的电解质流排出。电极再生包括通过换向电极极性并且用水冲洗以形成废电解质流，或通过使极板接地并且用水冲洗它们以形成废电解质流，周期性地清洗离子类的电极。此外，通过使电极与酸性流或碱性流接触，可使电极脱离被吸附材料得到再生。如本文所述，在一个实施方案中，酸性流和碱性流通过电解区产生。

在一个实施方案中，电容去离子单元的电极由炭气凝胶制成。炭气凝胶电极可发现于授予Tran等人的美国专利6,309,532中。碳气凝胶电极具有良好的化学稳定性，并且每单位体积具有非常高的表面积。

在一个实施方案中，利用多种碳系统制备炭气凝胶。这些系统经常(尽管不是必须)通过热解制备。这些碳系统包括但不限于：间苯二酚/甲醛、间苯二酚/苯酚/甲醛、对苯二酚/间苯二酚/甲醛、间苯三酚/间苯二酚/甲醛、儿茶酚/间苯二酚/甲醛、聚氯乙烯、苯酚/甲醛、环氧化苯酚/甲醛、聚氯乙烯、酚苯甲醛、氧化聚苯乙烯、聚糠醇、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、纤维素、聚丁烯、纤维素乙酸酯、三聚氰胺/甲醛、聚乙酸乙烯酯、乙基纤维素、环氧树脂、丙烯腈/苯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚异丁烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯/二乙烯基苯、二乙烯基苯/苯乙烯、以及它们的组合和混合物

可用其它来源形成用于电容性去离子单元的电极。在一个实施方案中，利用授予Bell等人的美国专利6,737,445和授予Dietz等人的美国专利申请20030153636所示例的电极，其中这些文献引入本文以供参考。此外，电极可以流过方式布置，如授予Shiue等人的美国专利6,462,935和授予Faris等人的美国专利申请20040095706中所描述，其中这些文献引入本文以供参考。

可用于电容性去离子单元的另外的电极来源示例于以下美国专利和专利申请，所有文献引入本文以供参考：美国专利5,425,858、5,636,437、5,954,937、5,980,718、6,309,532、6,346,187和6,761,809以及美国专利公布2002-0084188和2004-0188246。

可用于电容器性去离子单元的由参考物质在流过式电容器中利用的更多电极来源示例于以下文献，所有文献均引入本文以供参考：美国专利5,192,432、5,415,768、5,547,581、5,620,597、5,748,437、5,779,891、6,127,474、6,325,907、6,413,409、6,628,505、6,709,560、6,778,378和6,781,817以及美国专利公布2004-0012913和2004-0174657与WO01/66217和WO03/009920。

在一个实施方案中，用电容去离子处理以制备至少部分软化水的供给水流速为约0.5升/分钟至约20.0升/分钟，在另一个实施方案中为约0.75升/分钟至约8升/分钟，在另一个实施方案中为约1升/分钟至约5升/分钟，在另一个实施方案中大于约1升/分钟。

在一个实施方案中，电容去离子单元中所利用电极的总表面积为约200至约1500m²/g；在另一个实施方案中为约400至1200m²/g；在另一个实施方案中为约500至1000m²/g。

在一个实施方案中，电位差或电压为约0.5伏至约10伏；在另一个实施方案中为约0.75至约8伏；在另一个实施方案中为约1至约5伏。

在一个实施方案中，电容去离子单元能够自净化。在一个自净化实施方案中，在电极显示从溶液吸附的离子类减少时，如在注意到出口水-由本发明的洗涤系统处理的水的电阻减少和/或硬度减少量下降时，清洗开始。在一个实施方案中，降低的电极性能通过电导率仪观察。本领域的普通技术人员将能够容易地确定检测本发明电极性能降低的方法。在一个实施方案中，通过用“净”电极-使用洗涤系统之前的电极(其中在一个实施方案中干净电极基本上不含离子类)的电导率，除“脏”电极-包含由洗涤系统的运转所聚集的离子类的电极的电导率，来确定电导率分数，进而检测下降的性能。当电导率分数达到预定值时，自净化周期开始。在一个实施方案中，当电导率分数小于约0.9，在另一个实施方案中，电导率分数小于约0.7，在另一个实施方案中，电导率分数小于约0.5，在另一个实施方案中，电导率分数小于约0.4，在另一个实施方案中，电导率分数小于约0.3，在另一个实施方案中，电导率分数小于约0.2，在另一个实施方案中，电导率分数在约0.1和约0.6之间，在另一个实施方案中，电导率分数在约0.2和0.4之间时，开始自净化循环。

任选地，电容去离子单元还包括预滤器。不受理论的约束，据信预滤器能够延长电极寿命并且减少电极自净化循环的次数。据信预滤器吸收、限制或换句话讲去除包含在供给水中的电中性类。这种电中性类受电容去离子单元上电极的影响最小，因此能够污染电极上的吸附位点。本发明的预滤器由充分吸收、限制和/或换句话讲去除供给水中的电中性类的任何材料制成。这种材料包括，但不限于活性炭、二氧化硅、纸张、金属网过滤器、膜、凝胶、以及它们的组合。

纳米过滤

在另一个实施方案中，水软化区包括供给水过滤装置。一种过滤装置为纳米过滤装置，所述装置具有在约1.7E-22至约1.7E-21g(100至约1000道尔顿)，在一个实施方案中在约3.3E-22至约1.7E-21g(200至约1000道尔顿)范围内的分离点。另一方面，所述装置的净水流量在一个实施方案中为至少3L/m²h，在一个实施方案中为至少6L/m²h(在25℃，100kPa)(25℃)。所述装置在一个实施方案中具有至少50％，在一个实施方案中具有至少80％的镁离子滤出率(0.35％重量MgSO₄，600kPa，Re＝2500，25℃)。

在另一个实施方案中，水软化区采取具有渗透物和滞留物出口端的错流过滤装置形式。渗透物出口端与洗涤区流体连通，而滞留物出口端与一个或多个流出物储存区、排放区以及洗涤液体净化和再循环区流体连通。

在另一个实施方案中，错流装置提供有供给水输入、滞留物再循环、硬水流出物排放和任选的再循环泵。在一个实施方案中，软水渗透物与硬水流出物的流量比为至少约1:1，在另一个实施方案中为至少约3:1，在另一个实施方案中为至少约5:1，在另一个实施方案中为至少约8:1。

在一个实施方案中，这种过滤装置采取包括提供有膜隔室的过滤器外壳的组件形式，隔室内安放有一束毛细管或管式过滤膜，其末端装入膜固定器内并且与一个或多个入口端及一个或多个滞留物出口端连通。过滤器外壳在该过滤器外壳的壁上也提供有一个或多个开口，此开口与一个或多个渗透物出口端连通。来自供水源的热水或冷水由通向入口端的连接进入过滤器外壳，然后通过毛细管或管式过滤膜。所得滞留物和渗透物由通向相应的滞留物和渗透物出口端的连接排放。这种排列在本文被称作“由内向外”排列。

可供选择地，所述组合部件可以相反的方式(由外向内)操作，其中通过与相应入口和滞留物出口连接器相连通的过滤器外壳壁上的开口，供应供给水并排放滞留物。在这种情况下，渗透物被收集在过滤膜内，并通过它们的开口端和相应的渗透物出口端连接进行排放。

组件也可提供有一个或多个横向于过滤膜方向放置的分配管，其具有一个或多个通向膜隔室的开口以降低过滤膜上的横向力，这种排列详细描述于WO-A-98/20962中。

示例性过滤装置或组件包括开发用于由内向外过滤的聚酰胺/聚醚砜纳米过滤膜，由X-Flow B.V.以名称NF50M10出售。

纳米过滤膜易于被供给水中的氯降解或侵蚀。因此，过滤装置可与除氯系统例如碳预滤器、抗氧化剂或黄铜联合使用，以延长装置的工作寿命。

在过滤装置实施方案中，过滤装置在一个实施方案也包括在高压下使滞留物流再循环通过过滤组件的泵，泵或者位于具有以滞留物再循环作为唯一或主要用途的再循环回路内，或者可操作地连接到洗涤装置或洗涤区的主排放泵。

电透析/电去离子

在另一个实施方案中，水软化区包括电透析单元或电去离子单元。在电透析中，阳离子交换膜与阴离子交换膜交替地堆积，并且这种所得间隔排列置于两个带相反电荷的电极之间。供给水在低压下加到装置中并在膜之间循环。当向电极施加直流电时，阳离子和阴离子以相反的方向分别向阴极和阳极移动并在交替的隔室中浓缩。然后将产生于电透析单元的至少部分软化的水加到洗涤区，并将硬水流出物加到一个或多个流出物储存区、排放区以及洗涤液体净化和再循环区。

电去离子实际上为电透析与离子交换的组合。在这种情况下，将阳离子与阴离子交换树脂的混合物放在阳离子与阴离子交换膜之间，并将供给水内所有的离子类截留在树脂中。然后将至少部分软化的输出水加到洗涤区，在洗涤区该装置进行电化学再生循环，其中阳离子与阴离子交换树脂被再生用于后续使用。然后将所得硬水流出物加到一个或多个流出物储存区、排放区以及洗涤液体净化和再循环区。

洗涤液体净化

任选地，为了净化并且再循环来自洗涤区的洗涤液体，洗涤系统包括与洗涤区流体连通的洗涤液体净化和再循环区。洗涤液体的净化可作为单独的分批操作在离线区域的批量液体中进行，但在一个实施方案中在洗涤系统的再循环回路区域内，在洗涤液体流上进行净化。可供选择地，净化可发生在洗涤区本身的一部分或亚区内。术语“净化”是指减少洗涤液体(批量液体或合适的洗涤液体流)的污垢含量，污垢含量可根据例如浊度进行测定。在一个实施方案中，再循环洗涤液体的浊度小于约15NTU，在一个实施方案中小于约5NTU。

净化后，使液体再循环回到洗涤区中，其中所述液体可被用于相同或后续洗涤步骤中或用于洗涤后的漂洗步骤中。在这种类型的优选实施方案中，洗涤液体在基本不含洗涤剂的预洗涤步骤期间或最后再循环到洗涤区，该步骤是在洗涤剂辅助的洗涤步骤之前，在一个实施方案中是漂白剂辅助的洗涤步骤之前。在漂白剂辅助的基底洗涤步骤情况下，从改善漂白和清洁性能角度考虑，本发明的预洗涤实施方案在本发明中特别有价值。优选地，洗涤系统被安排在相同的基底洗涤步骤期间提供洗涤液体的连续或半连续净化和再循环。换句话讲，在洗涤或预洗涤步骤期间，洗涤液体连续地或在操作的一个或多个阶段再循环，以便去除来自洗涤区的污垢并降低或最小化污垢在基底上的再沉积。所谓“基本上不含”洗涤剂是指按所述洗涤液体的重量计，洗涤液体包含少于约0.1％的洗涤剂产品。

在本发明的某些系统和方法中，洗涤液体净化和再循环区包括洗涤液体过滤装置，所述装置可有效地降低循环洗涤液体的浊度至小于约15NTU，在一个实施方案中小于约5NTU。另一方面，当在约100至约1000kP(1至10巴)，在一个实施方案中约100至约400kP(1至4巴)范围内的压力下操作时，由该装置递送的渗透物流量在一个实施方案中为至少约100L/h，在一个实施方案中为至少约500L/h。在一个实施方案中，膜的表面积为约0.01至约2m²，在一个实施方案为约0.05至约1m²，在一个实施方案中为约0.25至约0.75m²。

在本文的其它实施方案中，洗涤液体净化和再循环区包括超滤或微滤装置。过滤装置在一个实施方案中具有在约1.7E-21g(1000道尔顿)至约1μm，在一个实施方案中具有约0.05μm至约0.5μm范围内的分离点。在一个实施方案中，该过滤装置包括一个或多个管式膜，每个膜的管腔尺寸在一个实施方案中为约1至约10mm，在一个实施方案中为约2至约6mm，在一个实施方案中为约3至约5mm。所述过滤装置在一个实施方案中具有至少约1000L/m².h.100kPa(25℃的RO水)，在一个实施方案中具有至少约10,000L/m²(在100kPa)的净水流量。本文的分离点是指所述装置的膜的标称孔径型号，不同的是总体最小值(1.7E-21g(1000道尔顿))是以分子量分离点的形式给出的。管腔尺寸是指膜的最小内径。

在一个实施方案中，本发明的系统包括含有错流过滤装置的洗涤液体净化和再循环区。在一个实施方案中，错流过滤装置包括一个或多个独自站立的、不对称的管式过滤膜，每个管式膜具有以上所述尺寸的管腔尺寸。在其它实施方案中，该装置包括一系列相通的膜亚单元，每个亚单元为一束包括一个或多个，在一个实施方案中约2至约20个，在一个实施方案中约5至约15个管式过滤膜的形式。在装置包括多个系列亚单元时，单个亚单元可通过具有较大管腔尺寸的管式膜的一个或多个部分互相连接。所述装置中管式膜的总通道长度在一个实施方案中为约10至约250m，在一个实施方案中为约35至约150m，跨错流过滤装置从其入口至其出口的压降小于约0.2MPa(2巴)，在另一个实施方案中小于约0.1MPa(1巴)，而在另一个实施方案中为约0.02至约0.05MPa(0.2至约0.5巴)。此外，在约100至约1000kP(1至10巴)，在另一个实施方案中约100至约400kP(1至4巴)范围内的操作压力下，每个管式膜在一个实施方案中具有至少约2300，在另一个实施方案中至少约4000的雷诺数。

错流过滤装置提供有洗涤液体入口端以及渗透物和滞留物出口端，渗透物出口端与洗涤区流体连通，而滞留物出口端与洗涤液体缓冲区或与流出物排放区流体连通。

在系统使用洗涤液体缓冲区的情况下，洗涤液体沿着第一导管由洗涤区供至或引至缓冲区中，然后在泵的辅助下，在压力下沿着第二导管由所述缓冲区域供至错流式过滤装置的入口。也可在错流过滤装置的上游提供适用于去除大于约20微米颗粒(例如活性炭)的常规粗滤器以去除较大尺寸的杂质。然后使所得滞留物再循环到缓冲区，而将渗透物送回到洗涤区。也可在错流过滤装置的入口端提供减压阀，余压通过释放到缓冲区或流出物排放区而解除。在一个实施方案中，缓冲区对大气关闭。在此情况下，洗涤液体被自动吸入缓冲区，紧接着去除通向洗涤区的渗透物。可供选择地，缓冲区可与大气相通，洗涤液体在压力下由洗涤区加到缓冲区。也可在滞留物出口端上以及缓冲区的入口和出口端上安置减压阀。阀门(例如夹管阀)也可提供在过滤装置的渗透物出口端上，以能够间歇彻底净化或反冲洗过滤膜。然而，本发明系统的一个特征是它们需要最小限度地保持在反冲洗或去污步骤形式。

在一个实施方案中，过滤装置采取包括提供有膜隔室的过滤器外壳的组件形式，隔室内安放有一个或多个管式过滤膜，其末端装入膜固定器内并且与入口端及滞留物出口端连通。在装置包括一系列相通的膜亚单元时，单个亚单元通常包括一束管式膜、一对用于容纳管式膜末端的膜固定器以及一个外皮，该外皮提供有一个或多个开口以容许渗透物排放到过滤器外壳的膜隔室中。单个膜亚单元可通过互相连接的管式膜的一个或多个部分相通，该管式膜具有通常大于单个亚单元尺寸的管腔尺寸。另一方面，该系列中的末端亚单元可通过管式膜的一个或多个部分以及设置在膜外壳内的相应膜固定器与入口端和滞留物出口端连通。过滤器外壳也在该过滤器外壳的壁上提供有一个或多个开口，此开口与一个或多个渗透物出口端连通。洗涤液体由通向入口端的连接进入过滤器外壳，然后经过一个或多个过滤膜，所得滞留物和渗透物由通向相应的滞留物和渗透物出口端的连接排放。

可在本发明中使用多种膜材料以用于超滤或微量过滤装置中，所述材料包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯、纤维素乙酸酯、纤维素、聚丙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚碳酸酯、脂族和芳族聚酰胺、聚酰亚胺、以及它们的混合物。然而，本文优选的是不对称聚醚砜膜，其具有的标称孔径比率(内表面比外表面)为约1:10，表面能(内表面)为约8达因/cm。

产品定量加料

在一个实施方案中，本发明的洗涤系统包括位于水软化区和洗涤区之间的定量加料区。在一个实施方案中，定量加料区包括用于将产品(活性洗涤剂或洗涤剂辅助物质例如整理剂或织物增强剂)定量加到通向洗涤区的供给水入口之内或之上的预软化供给水的部件，并且也可包括用于批量洗涤剂和/或洗涤剂辅助产品的产品储存部件。此外，产品分配区通常包括能够填充、再填充或取代产品储存部件的部件，并且可另外包括阀门、分配孔口或其它部件，用于控制洗涤剂和/或洗涤剂辅助产品相对于水软化区的软水流量的定量加料速度。在一个实施方案中，分配区和水软化区串连或者包括一体化的水软化和产品分配单元，即，具有单独的但互相连接的水软化区和产品分配区的单元，产品分配区位于水软化区的下游并在水软化区的输出端上包括将产品定量加到供给水中的部件。

在一个实施方案中，所述基底与洗涤液体接触，同时进行洗涤液体的净化和再循环。在此实施方案中，在基底洗涤步骤期间，在操作的一个或多个阶段中进行净化和再循环是有利的。例如，在一个实施方案中，净化和再循环在洗涤步骤的后半段开始，例如，在完成洗涤步骤所用时间的约50％，在一个实施方案中至少约70％或者甚至约90％之后。可供选择地，净化和再循环仅仅在系统已达到其最佳洗涤温度之后或者在洗涤液体已达到阈值浊度或电导率值或污垢阈值之后开始。对此而言，洗涤系统可提供有一个或多个响应洗涤液体浊度、电导率或污垢含量的传感器，并且其作为引发净化和再循环的触发器。

在适用于织物洗涤的另一个优选的实施方案中，洗涤液体再循环到洗涤区或用于洗涤后漂洗步骤的漂洗区。此外，也可包括循环贮存器以在循环之前储存净化的洗涤液体。在一个实施方案中，所述方法包括至少一个以下步骤或它们的任何组合：i)水软化步骤，其中供给水在所述水软化区中软化，ii)任选的洗涤剂分配步骤，其中活性洗涤剂产品以清洁有效量定量加入洗涤液体或供给水，iii)洗涤步骤，其中受污的基底与软化的洗涤液体接触，iv)洗涤液体净化和循环步骤，v)织物增强剂分配步骤，其中将提供洗涤后织物护理或提供美观效果的织物增强剂定量加入到循环的洗涤液体中，和vi)漂洗步骤，其中织物与所得漂洗液体接触。合适的织物增强剂包括香料和其它嗅剂、纺织品软化剂、助熨剂、抗菌剂、防起球助剂等。

在本发明的优选方法中，洗涤步骤在按重量计约0至约2％，在一个实施方案中约0.01％至约1％，在一个实施方案中约0.01％至约0.5％，在一个实施方案中约0.01％至约0.25％范围内的洗涤剂产品洗涤液体浓度下进行。然而，洗涤剂产品应典型地以清洁有效量存在，即，有效改善清洁最终结果并且能够在不含洗涤剂时达到高于最终结果之上的量。因此，洗涤剂产品按所述洗涤液体的重量计通常以至少0.1％的量存在。在洗涤步骤期间，洗涤液体的pH值适合在约5至约13，在一个实施方案中在6至约12，在一个实施方案中在约7至约11的范围内。在包括使用诸如蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶之类的洗涤酶之类的方法中，在洗涤步骤期间的酶浓度在一个实施方案中为约0.0001至约100ppm的活性酶。适用于本发明的酶的非限制性列表公开于例如US2002/0155971中。

声波

在本发明的另一种应用中，本文洗涤系统另外包括用于声波处理或超声波处理洗涤区内或洗涤预处理区内的受污基底的部件。具体地讲，本发明已发现，声波或超声波处理与洗涤液体净化和再循环以及水软化的组合对于在洗涤剂用量范围内改善基底清洁特别有价值。在一个实施方案中，用于声波或超声波处理受污基底的部件包括一个声波或超声波能量发生器或多个这种发生器，其中所产生能量的频率在约1kHz至约150kHz的范围内，在一个实施方案中在约20kHz至约80kHz的范围内，发生器的功率输入在约0.1W至约500W，在一个实施方案中在约10W至约250W的范围内。

在一个实施方案中，能量发生器适于向洗涤区内的受污基底产生并供给超声波能量。在此实施方案中，在洗涤区内所产生能量的频率在一个实施方案中在约20kHz至约150kHz，在一个实施方案中在约20kHz至约80kHz的范围内，发生器的功率输入在一个实施方案中在每3.8L(加仑)洗涤液体约20W至约500W(每升5.28W至132.1W)的范围内，在一个实施方案中在每3.8L(加仑)洗涤液体约25W至约250W(每升6.6W至66.1W)的范围内。适用于这种实施方案的能量发生器包括超声波换能器和电源。超声波换能器可为PZT(锆钛酸铅)换能器或磁致伸缩换能器。商业超声波换能器的实例包括购自Sonics&Materials Inc的Vibra-Cell VCX系列和购自TelsonicAG的Tube Resonator。可在洗涤系统中使用单个换能器或多个换能器的排列。换能器可安放在洗涤区的底部或围绕洗涤区的侧壁上。也可将其直接浸没在洗涤区内。换能器也可安放在洗衣机转筒或筒内，如下文详细描述。

在这种类型的优选实施方案中，洗涤系统采取前开式洗衣机形式，其包括容纳衣物的转筒，所述转筒在其内圆周壁上具有一个或多个，在一个实施方案中两个至四个，在一个实施方案中三个导流板用于翻滚衣物。洗衣机也包括一个或多个安放在至少一个且在一个实施方案中安放在每个转筒导流板上的声波或超声波发生器，从而当衣物类升高离开批量洗涤液体与相应的导流板接触时，声波或超声波能量施加到衣物上。在这种类型的另一个实施方案中，洗涤系统采取顶开式洗衣机形式，其具有的中央搅拌叶片具有一个或多个安放在其上的声波或超声波发生器。

在一个可供选择的实施方案中，能量发生器适于对洗涤预处理区内的受污基底产生并供给声波或超声波能量。在这种实施方案中，所产生能量的频率在一个实施方案中在约1kHz至约80kHz的范围内，在一个实施方案中在约20kHz至约60kHz的范围内，发生器的功率输入在一个实施方案中在约0.1W至约80W的范围内，在一个实施方案中在约1W至约40W的范围内。适用于这种实施方案的能量发生器包括一个或多个适于物理接触受污基底的一个或多个表面的振动式清洁换能器。使用中，受污基底在清洁换能器之下或之间通过，所述基底与此同时或在此之前用洗涤液体润湿。清洁换能器可安放在洗涤区外部的方便位置处并提供有能够使洗涤液体排放到洗涤区内的部件。

本发明的系统和方法也可包括用于洗涤区的能量发生器和用于洗涤预处理区的能量发生器组合的实施方案，其中频率和功率输入如上所述。

电解区

在本发明的另一种应用中，为了产生电解活化的洗涤液体和/或漂洗液体，本文洗涤系统另外包括用于电解供给水或洗涤液体的电解区。具体地讲，本文已发现电解与洗涤液体净化和再循环以及水软化的组合对于在洗涤剂用量范围内改善基底清洁特别有价值。本文电解区在一个实施方案中包括提供有至少一对电极的用于电解供给水或洗涤液体的电解部件，所述电解部件分别被称为供给水电解部件和洗涤水电解部件。通常，供给水电解部件设置在供水源和洗涤区中间，而洗涤液体电解部件设置在洗涤区内或洗涤液体循环区内。本文也设想供给水和洗涤液体电解部件的组合。任选地，电解区也可包括用于储存所得电解水的贮存器(电解贮存器)，以及用于储存和分配电解质或其它氧化剂前体类到供给水或洗涤液体中的部件。

就功能而言，适用于本发明的电解区既包括氧化剂发生电解区也包括pH发生电解区。在本发明的氧化剂发生实施方案中，供给水或洗涤液体包括应用的一种或多种氧化剂前体类，并且电解区包括通过电解氧化剂前体类在供给水或洗涤液体中产生一个或多个氧化剂或混合氧化剂类流的部件。

在本发明的pH发生实施方案中，电解区包括在供给水或洗涤液体中产生一个或多个酸性和/或碱性类流的部件，所述一个或多个流供给到洗涤区用于基底洗涤步骤中或后续的基底漂洗步骤中。

所谓“电解活化的洗涤液体”是指已经过电解例如以产生氧化剂、混合氧化剂、酸性或碱性类的洗涤液体，或衍生自已经过电解的供给水的洗涤液体。另一方面，术语“电解活化的漂洗液体”是指衍生自已经过电解的供给水或洗涤液体的漂洗液体。

在一个实施方案中，电解单元与电容去离子单元组合使用以产生能够用作污渍去除剂和用于卫生处理的漂白类。在这种实施方案中，来自电容去离子单元的废弃流按规定路线被送到电解单元。不受理论的约束，据信来自电容去离子单元的废弃流包含高含量的阳离子和/或阴离子类。在电解时，废弃流内的阳离子和/或阴离子类转化成多种漂白类，包括，但不限于次氯酸盐、二氧化氯以及它们的组合。据信大多数漂白类位于碱流中。产生的漂白类按规定路线送到洗涤区。不受理论的约束，据信当送到洗涤区时，洗涤区内的酸性流将在洗涤区内作为抗微生物剂起作用。此外，据信当送到洗涤区时，碱性流用于升高pH以改善清洁。此外，酸性流和/或碱性流可重新组合并仍在洗涤区内递送漂白效果，或者可将流之一或两者送到废弃处。

在另一个实施方案中，来自电解单元的酸性流和/或碱性流用于净化和/或再生电极和/或其它单元。在这种实施方案中，电解单元用于产生酸性流和/或碱性流。不受理论的约束，据信位于电极上的任何金属类当与酸性流接触时发生反应，而任何中性有机类当与碱性流接触时发生反应。在与酸性流和/或碱性流接触后，中性金属类和/或中性有机类开始溶解。一旦溶解，反应的中性金属类和中性有机类可任选地作为废弃的电极流排出电容去离子单元。

在另一个实施方案中，酸性流和/或碱性流可用于净化与本发明有关的各种单元。在一个非限制性实施例中，酸性流和/或碱性流用于净化错流过滤单元。不受理论的约束，使酸性流和/或碱性流与错流过滤单元的膜表面接触。在接触时，酸性流和/或碱性流与位于膜上的种类反应和/或使其溶解，从而提供净化。

在一个实施方案中，在电解前将电解盐水加入水中。不受理论的约束，据信在电解之前将电解盐水加入水中有利于产生包含HClO^-的漂白类。在一个实施方案中，电解盐水包含氯化钠和水。对于电解盐水，氯化钠在水中的重量百分比为约0.1％至约35.9％，在另一个实施方案中为约1％至约30％，在另一个实施方案中为约4％至约20％，在另一个实施方案中为约5％至约10％。将电解盐水加入软化水中，使得在洗涤区电解盐水与软化水的体积百分比为约0.1至约20％，在另一个实施方案中为约1％至约10％，在另一个实施方案中为约2％至约7％，在另一个实施方案中为约3％至约6％，在另一个实施方案中为约1％至约4％。

消毒区

在本发明的另一个应用中，本文洗涤系统另外包括洗涤液体消毒区。具体地讲，本发明已发现洗涤液体消毒与洗涤液体净化和再循环以及水软化的组合对于在洗涤剂用量范围内改善基底清洁特别有价值。

消毒区可采取多种不同形式。在第一实施方案中，消毒区包括抗菌剂(该术语在本文中同时包括杀菌剂和抑菌剂)和将抗菌剂递送到洗涤液体的部件。在一个实施方案中，抗菌剂包含一种或多种氧化剂或漂白类(如臭氧、次氯酸)或一种或多种抗菌金属离子源(包括银、铜、锌、锡以及它们的化合物)，以及所述抗菌离子源与无机载体物质的组合。在这种类型的优选实施方案中，消毒区包括抗菌剂(如银、铜、锌或锡离子)或活性氧化剂或漂白类(如次氯酸)的电解源。在另一个实施方案中，消毒区包括光催化剂和/或紫外源。在此类实施方案中，为了同时对过滤装置和洗涤液体进行净化和消毒，光催化剂和/或紫外源可与超滤或微滤装置结合使用。

实施例

图1-3提供了本发明的方法和装置的非限制性实施例。

图1包括装置101、供给水102和洗涤区103。当洗涤区103需要冷水112或热水110时，通过热水压力传感器113和/或冷水压力传感器111检测压降。热水压力传感器113和/或冷水压力传感器111与供给水阀114和/或出水阀116连通，以将其打开或关闭。对于热水处理，供给水阀114和出水阀116打开，使得热水110流过装置101。对于冷水处理，供给水阀114和出水阀116打开，使得冷水112流过装置101。热水110和冷水110的组合可通过部分打开供给水阀114和出水阀116，使得热水110和冷水112在装置101内混合，或者通过使供给水阀114和出水阀116交替，使得热水110和冷水112以交替方式进入洗涤区103，从而在洗涤区103内混合热水110和冷水112来形成。热水110和/或冷水112流过电容性去离子单元120以生成软化水。由电容性去离子单元120产生废弃的电解质流122。在出自电容性去离子单元120的软化水中任选地注入电解盐水132。包含任选注入电解盐水132的软化水流过电解单元130，以生成电解水。一旦流过电解单元130，在电解水中任选地注入洗涤剂140和/或任选地注入织物增强剂142，通过出水阀116流入热流115和/或冷流117，并且通过热洗涤区入口104和/或冷洗涤区入口105流入洗涤区103。

图2包括装置201、供给水202和洗涤区203。当洗涤区203需要冷水212或热水210时，通过热水压力传感器213和/或冷水压力传感器211检测压降。热水压力传感器213和/或冷水压力传感器211与供给水阀214和/或出水阀216连通，以将其打开或关闭。对于热水处理，供给水阀214和出水阀216打开，使得热水210流过装置201。对于冷水处理，供给水阀214和出水阀216打开，使得冷水212流过装置201。热水210和冷水212的组合可通过部分打开供给水阀214和出水阀216，使得热水210和冷水212在装置201内混合，或者通过使供给水阀214和出水阀216交替，使得热水210和冷水212以交替方式进入洗涤区203，从而在洗涤区203内混合热水210和冷水212来形成。热水210和/或冷水212流过电容性去离子单元220以生成软化水。由电容性去离子单元220产生废弃的电解质流222。在出自电容性去离子单元220的软化水中任选地注入电解盐水232。包含任选注入电解盐水232的软化水流过电解单元230，以任选地生成含漂白剂的水。漂白剂贮存阀233能够将含漂白剂的水从电解单元230引入漂白剂贮存箱234。利用漂白剂再循环泵236和漂白剂再循环阀231，可将含漂白剂的水从漂白剂贮存箱234抽回到电解单元230。一旦流过电解再循环回路238，在软化水和/或含漂白剂的水中任选地注入洗涤剂240和/或织物增强剂242，通过出水阀216流入热流215和/或冷流217，并且通过热洗涤区入口204和/或冷洗涤区入口205流入洗涤区203。

图3包括装置301、供给水302和洗涤区303。当洗涤区303需要冷水312或热水310时，通过热水压力传感器313和/或冷水压力传感器311检测压降。热水压力传感器313和/或冷水压力传感器311与供给水阀314和/或出水阀316连通，以将其打开或关闭。对于热水处理，供给水阀314和出水阀316打开，使得热水310流过装置301。对于冷水处理，供给水阀314和出水阀316打开，使得冷水312流过装置301。热水310和冷水312的组合可通过部分打开供给水阀314和出水阀316，使得热水310和冷水312在装置301内混合，或者通过使供给水阀314和出水阀316交替，使得热水310和冷水312以交替方式进入洗涤区303，从而在洗涤区303内混合热水310和冷水312来形成。热水310和/或冷水312流过电容性去离子单元320以生成软化水。由电容性去离子单元320产生废弃的电解质流322。在出自电容性去离子单元320的软化水中任选地注入电解盐水332。包含任选注入电解盐水332的软化水流过电解单元330，以形成包含酸性水的酸性流364和包含碱性水的碱性流362。出自酸性流364的酸性水由酸性流阀365引入酸贮存箱366或碱性流362。出自酸贮存箱366的酸性水由酸贮存泵368向电解再循环回路336的外侧抽到酸入口阀363或电容性去离子净化阀367。一旦流过电解再循环回路336，在包含任选注入的电解盐水、酸性水和/或碱性水的软化水中，任选地注入洗涤剂340和/或织物增强剂342，在混合器350混合，并通过出水阀316流入热水315和/或冷流317，并通过热洗涤区入口304和/或冷洗涤区入口305流入洗涤区303。

在发明详述中引用的所有文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。

尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (13)

1.一种用于在洗涤区内清洁的洗涤系统，所述洗涤系统包括：

a.至少一个入口，所述入口能够与供给水流体连通；

b.至少一个处理区，所述处理区与至少一个入口流体连通，所述至少一个处理区包括水软化区、电解区和定量加料区：和

c.至少一个出口，所述出口与至少一个能够与洗涤区流体连通的处理区流体连通；

其中约0.01至约50克的织物护理组合物由定量加料区分配。

2.如权利要求1所述的洗涤系统，其中所述水软化区包括纳米过滤装置、电去离子装置、电透析装置、反渗透装置、电容去离子装置、流过式电容器和离子交换水软化装置以及它们的组合。

3.如权利要求1所述的洗涤系统，其中至少部分软化的水具有100μS/cm或更小的电导率。

4.如权利要求1所述的洗涤系统，其中至少部分软化的水在约100至约1000kPa的供给水压力下具有至少约2L/h的软水流量。

5.如权利要求2所述的洗涤系统，其中所述装置和洗涤区被容纳在一个外壳内。

6.如权利要求2所述的洗涤系统，其中所述装置和洗涤区被独立地容纳。

7.如权利要求1所述的洗涤系统，其中所述定量加料区流体连接在至少一个入口和至少一个出口之间并能够分配织物护理组合物。

8.如权利要求7所述的洗涤系统，所述洗涤系统还包括混合区，所述混合区功能性地连接在定量加料区和出口之间并能够至少部分地混合织物护理组合物和第二流体。

9.如权利要求8所述的洗涤系统，其中所述混合区包括在线混合器，所述在线混合器包括文丘里流量管、直接注入喷射泵、蠕动泵、重力给料器和喷雾器；声波混合器；超声波混合器；以及它们的组合。

10.如权利要求1所述的洗涤系统，所述洗涤系统包括至少一个水软化区和至少一个电解区。

11.如权利要求11所述的洗涤系统，所述洗涤系统包括：

a.第一水软化区和第二水软化区；和

b.第一电解区和第二电解区

其中所述第一水软化区流体连接到第一电解区，并且所述第二水软化区流体连接到第二电解区。

12.如权利要求1所述的洗涤系统，所述洗涤系统还包括至少一个介于所述至少一个入口和所述至少一个出口之间的止回阀。

13.如权利要求1所述的洗涤系统，所述洗涤系统还包括至少一个能够传感水位、密度、电导率、pH、振动、温度、浊度和粘度中至少一种的传感器。

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