JP2016175080A - 固体化学物質の希釈制御 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の内容物を再循環させ、これらを使用して固体化学物質濃縮物を定量供給することにより、容器内に所望の濃度の使用溶液を形成するシステムを提供する。
【解決手段】要求濃度の化学物質を有する要求量の使用溶液を調製するために、固体化学物質を定量供給する。いくつかの例では、要求使用溶液を調製するために必要となる希釈剤の目標量及び化学物質の目標量を割り出す。希釈剤の目標量を容器内に定量供給する。容器内の希釈剤の少なくともいくらかを固体化学物質に供給することにより、結果としての使用溶液を形成し、この結果としての使用溶液は容器内に戻される。容器内の使用溶液の量が要求量を満たすまで、容器からの希釈剤を化学物質に供給する。いくつかの例では、希釈剤の目標量及び化学物質の目標量は、重量で測定される。
【選択図】図１

Description

本開示は、概ね、化学物質の定量供給に関する。

自動化学物質ディスペンサは、食品及び飲料を取り扱う作業、洗濯作業、食器洗浄作業（例えば皿洗い機）、水処理作業、プール及び温泉の保守管理に関連する清浄化システムを含む、多くの種々異なる化学的応用システム、並びにその他のシステム、例えば農業的作業において有用である。例えば、食品及び飲料を取り扱う作業に使用される化学物質は、殺菌剤、滅菌剤、クリーナー、脱脂剤、潤滑剤などを含んでよい。食器洗浄作業又は洗濯作業において使用される化学物質は、洗剤、脱イオン水、殺菌剤、染み抜き剤、すすぎ剤などを含んでよい。洗濯作業において使用される化学物質は、洗剤、漂白剤、染み抜き剤、布地柔軟剤などを含んでよい。農業において使用される化学物質は、限定するものではないが、例えば、殺虫剤、除草剤、水和剤、及び肥料を含んでよい。医療／手術用器具の清浄化に使用される化学物質は洗剤、清浄化用製品、中和剤、殺菌剤、消毒剤、酵素などを含んでよい。他の化学物質は、限定するものではないが、例えば、ガラス清浄化用化学品、硬質表面クリーナー、抗菌剤、殺菌剤、潤滑剤、水処理化学薬品、防錆剤などを含んでよい。

自動化学物質ディスペンサは、所定量の化学物質を適切な順序及び適切な量で、多くの場合極めて大量に又は高速で自動供給することによって、労働コスト及び化学物質のコストを軽減することができる。さらに、いくつかの化学物質は濃縮形態において有害であることがあり、従って自動化学物質ディスペンサは、化学物質を別のやり方で、手動で測定して供給する場合、その作業者に対する化学物質の曝露のリスクを低減する。

自動化学物質ディスペンサは、多様な化学物質を種々様々な形態で定量供給する。いくつかのディスペンサは液状形態、ゲル状形態、又は粉末形態の化学物質を定量供給する。他のディスペンサは水噴霧を用いて、固形化学物質を徐々に溶解することによって使用溶液を形成する。化学物質は定量供給場所、例えば容器（バケツ、手桶、タンク、貯蔵タンクなど）、洗浄環境（皿洗い機、洗濯機、医療／手術用器具洗浄機、洗車機など）、機械（食品又は飲料加工設備、製造設備など）、又は化学製品が使用されるその他の環境に定量供給することができる。

本発明は、概して、化学物質の定量供給を行うための固体化学物質の希釈制御に関する。いくつかの例では、要求濃度の化学物質を有する要求量の使用溶液を調製するために、固体化学物質を定量供給する。いくつかの例では、前記要求使用溶液を調製するために必要となる希釈剤の目標量及び化学物質の目標量を割り出す。前記希釈剤の前記目標量を容器内に定量供給する。前記容器内の前記希釈剤の少なくともいくらかを前記固体化学物質に供給することにより、結果としての使用溶液を形成し、この結果としての使用溶液は前記容器内に戻される。前記容器内の前記使用溶液の量が前記要求量を満たすまで、前記容器からの前記希釈剤を前記化学物質に供給する。いくつかの例では、前記希釈剤の前記目標量及び前記化学物質の前記目標量は、重量で測定される。

１つの例において、本発明は、目標量の希釈剤を容器内に定量供給し、そして前記容器からの前記希釈剤の少なくともいくらかを固体化学物質に供給し、そして得られる使用溶液を、前記容器内の前記使用溶液の量が要求量を満たすまで、前記容器内に戻すことを含む、方法に関する。

また本発明は、容器と、秤量装置と、コントローラとを含むシステムであって、前記容器内に、使用溶液の要求量を調製するために必要となる希釈剤の目標量が定量供給され、前記秤量装置は、前記容器及び前記容器の任意の内容物の重量に関与する容器重量情報を得るために配置されており、そして前記コントローラは、調製されるべき前記使用溶液の要求体積と、前記使用溶液中の前記化学物質の要求濃度とを指定する定量供給要求を受け、前記要求使用溶液を調製するために必要となる、前記希釈剤の目標重量を割り出し、そして前記要求使用溶液を調製するために必要となる、定量供給されるべき前記化学物質の目標重量を割り出し、そして前記容器内の前記使用溶液の量が前記容器重量情報に基づく前記要求量を満たすまで、前記固体化学物質上への前記希釈剤の供給を管理する、システムに関する。

添付の図面及び下記説明において、１つ以上の例の詳細を示す。説明及び図面、さらに特許請求の範囲から、他の特徴及び利点が明らかになる。

図１は、定量供給システムの一例であって、容器の内容物を再循環させ、これらを使用して固体化学物質濃縮物を定量供給することにより、容器内に所望の濃度の使用溶液を形成するシステムを示す図である。

図２は、定量供給システムの他の例であって、容器の内容物を再循環させ、これらを使用して固体化学物質濃縮物を定量供給することにより、容器内に所望の濃度の使用溶液を形成するシステムを示す図である。

図３は、定量供給システムの一例の電子構成部を示すブロック図である。

図４は、定量供給システムの一例の容器内重量の時間変化を示す図である。

図５は、定量供給システムの一例の容器内重量の時間変化を示す図である。

図６は、定量供給システムが所望の濃度の溶液を形成可能なプロセスによる一例を示すフローチャートである。

図７は、定量供給システムが所望の濃度の溶液を形成可能なプロセスによる定量供給システムの時間変化の一例を示すフローチャートである。

図８は、定量供給システムが所望の濃度の使用溶液を形成可能な調整されたシングルショットを定量供給する一例を示すフローチャートである。

本発明は、概して、化学物質の定量供給に関する。いくつかの例では、要求濃度の化学物質を有する要求量の使用溶液を調製するために、固体化学物質を定量供給する。いくつかの例では、要求使用溶液を調製するために必要となる希釈剤の目標量及び化学物質の目標量を割り出す。希釈剤の目標量を容器内に定量供給する。容器内の希釈剤の少なくともいくらかを固体化学物質に供給することにより、結果としての使用溶液を形成し、この結果としての使用溶液は前記容器内に戻される。容器内の使用溶液の量が要求量を満たすまで、容器からの希釈剤を化学物質に供給する。いくつかの例では、希釈剤の目標量及び化学物質の目標量は、重量で測定される。

図１は定量供給システム１０の一例を示しており、このシステムにおいて、容器３０の内容物を固体化学物質２０に供給することにより、要求使用溶液を調製する。システム１０は、使用溶液が調製される容器３０と、容器及びその内容物の重量を測定する重量測定装置３２と、固体化学物質２０を受容するディスペンサ・ハウジング１４と、液体循環サブシステムとを含む。この液体循環サブシステムは、容器から希釈剤を引き出し、そして希釈剤を、定量供給されるべき固体化学物質上に噴霧し、そして結果としての使用溶液を容器内に戻す。液体循環サブシステムは、一揃えの弁（例えば弁２２，２６，３８，４４）及びポンプ（１２，２４）及び管を含んでおり、これらは、容器３０の内容物３１を循環させ、そして内容物を化学物質２０に供給することにより使用溶液を調製する。液体循環サブシステムの具体的な配置が図１及び図２に示されてはいるが、言うまでもなくこれらは一例に過ぎず、液体循環の作業を遂行することができるものであればいかなる他の配置を用いてもよく、また本発明はこの点において限定されない。

容器３０の内容物３１は種々の時間において、希釈剤だけを含んでも、調製されつつある種々の段階の使用溶液を含んでもよく、又は最終的な完全な濃度の使用溶液を含むことができる。コントローラ４０は、定量供給サイクルの動作を開始及び制御し、システム内の種々の弁及びポンプを制御し、重量測定機器３２からの重量情報を受信して処理することなどを含むシステム１０の作業全体を管理する。ポンプは直接汲み上げポンプ、容積形ポンプ、速度ポンプ、浮力及び／又は重力ポンプ、又はこれらの任意の組み合わせであってよい。

いくつかの例では、コントローラ４０は、調製されるべき使用溶液の要求体積と、調製された使用溶液中の化学物質の要求濃度とを指定する定量供給要求を受けることができる。このような情報から、コントローラ４０は、要求使用溶液を調製するために必要となる希釈剤の目標重量を割り出し、そして要求使用溶液を調製するために必要となる化学物質の目標重量を割り出す。

定量供給要求は、ユーザーによって入力されてよく、且つ／又はメモリー内に電子的に記憶されてよい。例えばユーザーは、調製されるべき使用溶液の量と、要求使用溶液の濃度とを指定する定量供給要求を入力することができる。別の例として、コントローラ４０は、一日の決められた時間帯に又は予め決められた順序で調製されるようにプログラムされた一連の定量供給要求を記憶することができる。別の例として、より多くの使用溶液が必要とされることが決定されると、定量供給要求が自動的に生成されてよい。例えば、使用溶液が、必要に応じて容器３０から引き出されるようになっている場合、容器が空になる又は空に近くなると材料切れセンサがこれを検出してよい。次いで材料切れセンサは定量供給要求を自動生成することができる。同様に、容器３０が既知の量で引き出されると、容器を空にすることが判っている所定の回数だけ引き出しが行われた後、定量供給要求を自動生成することもできる。従って言うまでもなく、定量供給要求を開始するためのいかなる手動又は自動のメカニズムを用いてもよく、また本発明はこの点において限定されない。

コントローラ４０は、複数の使用溶液の調製に対応する１以上の定量供給設定を記憶してもよい。例えば洗剤、殺菌剤、リンス剤、漂白剤、消毒剤などを含む１種以上の化学物質に対して、種々異なる体積／濃度の使用溶液を調製するために必要な設定を記憶することができる。また使用溶液が清浄化することになる物品に応じて、各々の清浄化剤に対して数多くの異なる目標濃度を記憶することもできる。例えば、医療用器具の清浄化は、食器の清浄化などよりも高い濃度の消毒剤を必要とすることになる。

使用中、固体化学物質２０はディスペンサ・ハウジング１４内に投入される。化学物質２０はカプセル又は他のパッケージング１２内にパッケージされていてもいなくてもよい。ハウジング１４は、噴霧ノズル（図示せず）を有する注入口１６を含む。噴霧ノズルを通して、容器３０からの希釈剤／使用溶液２０が化学物質２０上に噴霧される。噴霧１７は固体化学物質を溶解及び／又は浸食することにより、使用溶液を形成する。使用溶液は、矢印２８によって示されているように容器３０内に捕集される。化学物質２０が製品カプセル１２又は他の製品パッケージ内にパッケージングされている場合、そのパッケージングは適切に配置された開口を含み、化学物質を希釈剤噴霧１７に当てることができ、そして使用溶液が製品カプセルから出ることができるようになっていてよい。ハウジング１４はまた出口１５を含んでいる。この出口１５を通って使用溶液はハウジング１４を出て、矢印２８によって示されているように、容器３０内に導かれる。

これらの例において、化学物質２０は固体化学物質濃縮物であってよく、数多くの形態、例えば化学物質濃縮物の固形ブロック、ペレット、タブレット、注型製品、又は押し出し製品、又は固体化学物質の他の形態のうちのいずれかを成すことができる。

容器３０及びその内容物３１の重量を測定するために、秤量装置３４が配置されており、秤量装置３４は、容器重量情報をコントローラ４０に伝える。容器３０及び秤量装置３４は筐体１８によって取り囲まれていてよい。筐体１８は汚染物が調製済み使用溶液に入るのを防止することを助けることができる。システムは容器３０のための支持体３２を含んでいてもよい。

秤量装置３４は、物体の重量又は質量を割り出すことができる任意のタイプの秤量スケールを含んでよい。例えば秤量装置３４は、１以上のロードセル、歪みゲージ、ばね秤、分析スケール、液圧スケール、空気圧スケール、又は物体の重量又は質量を測定することができる任意の他のデバイス又は装置を使用して実施することができる。

いくつかの例において、容器３０の重量を測定するために１つ以上のロードビームを使用することもできる。例えば、２ロードビーム秤量装置は容器の重量及び容器内の希釈液／使用溶液の重量を得て、アナログ歪み信号を回路基板に提供することができる。回路基板はこれらの測定値を調整して単一の較正質量値に変換する。このような二重ビーム設計は、溶液容器３０の底部又は側壁のうちの１つのより下側の部分に排出口を設けることにより、底部から構成要素３２及び３４を通して内容物を排出するように配置されていてよい。この例では、（溶液）容器３０は、排出口に向かって勾配を付けられていてよく、そして重力が溶液をディスペンサから定量供給するのを許すようにする。この実施例は、次の溶液を調製する前に、溶液容器を空にするための二次排出機構として使用することもできる。３つ以上のロードビームを使用した実施例では、容器の内容物の排出を許すように配置されていてもよい。

言うまでもなく、任意の自動質量測定装置／システムを本出願と連携するように形成することもでき、本発明はこの点において限定されない。例えば、民生用（ＣＯＴＳ）スケール又は質量秤又はカスタマイズされた秤量装置を使用することもできる。

コントローラ４０は、容器内の希釈剤／使用溶液の重量を割り出すときに、空の容器、支持体３２（もしあれば）、及び／又は容器重量情報に影響を及ぼす他の物体の重量を考慮に入れるように較正情報を記憶してよい。

コントローラ２７を制御ライン２７を介して１以上の弁及び／又はポンプに接続することにより、希釈剤が容器３０内に定量供給されるその時期及び量を制御し、また容器からの希釈剤が化学物質に供給されるその時期及び量を制御する。例えば弁３８は、希釈剤源（図示せず）から容器３０内への希釈剤の定量供給を制御する。ポンプ２４は任意の逆止弁２６を介して、噴霧弁２２及び圧力調整器２１を通して内容物（希釈剤／使用溶液）の少なくともいくらかを送出することにより、希釈剤噴霧１７を生成する。定量供給弁４４は、使用溶液がポンプ２４を介して別の目的地、例えば一日貯蔵タンク、清浄化機械、又は他の目的地に送出されるのを可能にする。これに加えて又はその代わりに、容器の底部の近くに排出口を配置することにより、重力が希釈剤又は使用溶液を容器から排出するのを可能にする。

システム１０は、要求量及び要求濃度を有する使用溶液を生成する。使用溶液の要求量（通常は体積の意味において要求されるが、必ずそうとは限らない）、及び使用溶液の要求濃度は、ユーザーインターフェイスを介して入力することができ、又はコントローラ・メモリー内に記憶することもできる。例えばシステム１０は、ユーザーが選択し得る種々な予めプログラムされた使用溶液を提示するユーザーインターフェイスを含んでいてよい。別の例としては、ユーザーインターフェイスは、ユーザーが、カスタマイズされた使用溶液のためのパラメータ（例えば要求使用溶液の体積、重量、及び／又は濃度）を入力することを可能にする。別の例としては、システムは、予定された時間に又は定期的な間隔を置いて所期の体積及び濃度の使用溶液を自動的に生成するようにプログラムすることができる。一旦、使用溶液の要求量及び要求濃度が既知になったら、コントローラ４０はシステム内の種々の弁及びポンプを制御することによって、要求使用溶液を調製する。この使用溶液は容器３０内で捕集される。

例えば、使用溶液の要求量（体積及び／又は重量）、及び使用溶液の要求濃度が既知である場合、要求使用溶液を調製するために必要となる化学物質の目標量（重量）は下記のように割り出すことができる：
Product_target(g)=Conc_target(g/L) * UseSol'n_target(L)
上記式中、
Product_target(g)は、定量供給されるべき化学物質の目標重量（グラム）であり、
Conc_target(g/L)は、使用溶液の要求濃度（グラム／リットル）であり、
そして
UseSol'n_target(L)は、調製されるべき使用溶液の要求体積（リットル）である。
使用溶液の要求体積及び化学物質の目標重量から、要求使用溶液を調製するために必要とされる希釈剤の目標量（重量）を下記のように割り出すことができる：
Diluent_target(g) = UseSol'n_target(g) - Product_target(g)
上記式中、
UseSol'n_target(g) = UseSol'n_target(L) * Product_density(g/L)
上記式中、
Product_density(g/L)は、化学物質の密度（グラム／リットル）である。

希釈剤の目標重量が割り出されたら、コントローラ４０は弁３８を作動させて、希釈剤が矢印３６によって示される方向で容器３０内に導かれるようにする。希釈剤の定量供給中、秤量装置３４は定期的な間隔を置いて、容器３０の重量をサンプリングする。希釈剤の目標重量と容器内の希釈剤の重量との差が一旦閾値を満たしたら、コントローラ４０は、希釈剤の供給を遮断するように、弁３８を閉じる。

目標重量の化学物質を容器２０の内容物中に定量供給するために、ひいては、要求された使用溶液を製造するために、システム１０は、容器３０の内容物の少なくともいくらかを（付属の逆止弁２６を介して）、噴霧１７を介して化学物質を付与する。化学物質の定量供給中、秤量装置３４は容器３０の重量を適時にサンプリングする。使用溶液の要求量と容器内の使用溶液の重量との差が閾値を満たすと、システム１０は、希釈剤／使用溶液の化学物質への供給を停止して、追加の化学物質が定量供給されないようにする。ディスペンサ・ハウジング１４及び／又は製品カプセル１２内の残りの希釈剤／使用溶液が容器３０内に排出されるのを可能にするように、続いて沈降時間が設けられてよい。

図２は、別の例の定量供給システム１１であって、容器の内容物を再循環させ、これらを使用して固体化学物質濃縮物を定量供給することにより、容器内に所望の濃度の使用溶液を形成するシステムを示す図である。システム１１は、浸漬可能なポンプ２３を含むことを除いて、システム１０と同じである。

図３は、定量供給システム、例えばシステム１０又は１１の電子構成部５０を示すブロック図である。コントローラ４０は、電子制御されるポンプ（例えばポンプ１２及び２４）及び弁（例えば弁２２，２６，３８及び４４）の動作を制御するように接続されている。コントローラ４０はまた、秤量装置３４からの容器重量情報を受信する。ユーザーインターフェイス３５は、ユーザーがシステムの動作を開始及び／又は停止すること、種々の定量供給設定をプログラミングすること、カスタマイズされた使用溶液の調製のためのパラメータを入力すること、予めプログラムされた使用溶液のメニューから選択すること、定量供給モードのメニューから選択すること、メンテナンス動作及びトラブルシューティング動作を実施すること、などを可能にする。メモリー５２がソフトウェア・モジュールを記憶しており、これらのソフトウェア・モジュールはシステムの種々の動作及び機能、例えば定量供給設定５４を制御する。

メモリー５２は、１つ以上の定量供給モードに対応するソフトウェア・モジュールを記憶してもよい。システムによって提供される定量供給モードは例えば、タイミング型定量供給モード、調節シングルショット型定量供給モード、及び調節マルチショット型定量供給モード、及び／又は他の定量供給モードを含んでよい。メモリー５２は、対応するソフトウェア・モジュール、例えばタイミング型定量供給モジュール５５、調節シングルショット型定量供給モジュール５６、調節マルチショット型定量供給モジュール５７を記憶してよい。またメモリー５２は、及び／又は、採用し得る他の定量供給モードに相当するソフトウェア・モジュールを記憶してよい。調製されるべき使用溶液によっては、種々異なる定量供給モードを用いることによって、使用溶液調製速度を高め、且つ／又は、使用溶液濃度の正確さを高めることができる。

図４は、タイミング型定量供給モードに対応する定量供給サイクル例１００を示す図である。概して、タイミング型定量供給モジュールは、使用溶液の要求量を達成するために計算された所定の時間量にわたって、固体化学物質ブロックに希釈剤を供給することに基づいて、定量供給を制御する。横軸は時間であり、縦軸は重量（グラム）である。参照符号１０２は、容器内に定量供給されるべき希釈剤の目標重量である。参照符号１０４は、容器内で混合される希釈剤と化学物質の目標重量（換言すれば、調製される使用溶液の目標重量）である。この例では、使用溶液の要求体積は１リットル（又は密度が１ｇ／Ｌと仮定して、参照符号１０４によって示されているように１０００グラムである。要求濃度は５０ｇ／Ｌである。従ってこの例では、使用溶液の総目標重量１０００グラムに対して、希釈剤の目標重量は９５０グラムであり、定量供給されるべき化学物質の目標重量は５０グラムである。

参照符号１０８によって示されたグラフの線は、時間ｔ＝０で始まって、希釈剤で充填されるのに伴う容器の内容物の重量を示している。一旦希釈剤の目標重量が時間１１０で得られると、希釈剤源の弁を閉とすることにより、更なる希釈剤が容器に入るのを防止する。またこの時間（又は他の例ではいくらか遅い時間）に、噴霧オンオフサイクルが開始される。例えば参照符号１１２によって示された時間枠中、容器の内容物（希釈剤）の少なくともいくらかが容器から引き出され、第１の所定の期間にわたって化学物質上に噴霧される。従って時間１１２中、容器の内容物の重量は最初は減少する。これは、内容物のいくらかが化学物質を定量供給するために循環されているという事実を反映している。最小重量に達した後、容器の内容物の重量は増大し始める。これは、いくらかの化学物質が容器内へ定量供給されたという事実を反映する。

時間枠１１４中、希釈剤の噴霧を第２所定期間にわたって停止する。第１及び第２の所定期間は同じであっても異なっていてもよい。時間１１４中、容器の内容物の重量が増大する。このことは、希釈剤の全てが容器に戻されたという事実、及びいくらかの化学物質が容器中に定量供給された（容器はこの時点では、少なくとも部分的に調製された（薄い）使用溶液を含有することになる）という事実を反映している。参照符号１０６によって示されているように、システムは時間１１０で開始して、噴霧サイクルを所定の間隔を置いてオンオフする。時間１１６において、容器内の希釈剤及び定量供給された化学物質の総重量は使用溶液の所望量を満たし、そして噴霧オンオフサイクルを停止させる。

図５は、調節シングルショット型定量供給モードに対応する定量供給サイクル例１２０を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は重量（グラム）である。参照符号１０２は、容器内に定量供給されるべき希釈剤の目標重量である。参照符号１０４は、容器内の希釈剤及び化学物質の目標重量（換言すれば、調製される使用溶液の目標重量）である。この例では、使用溶液の要求体積は１リットル（又は密度が１ｇ／Ｌと仮定して、参照符号１０４によって示されているように１０００グラムである。要求濃度は５０ｇ／Ｌである。従ってこの例では、使用溶液の総目標重量１０００グラムに対して、希釈剤の目標重量は９５０グラムであり、定量供給されるべき化学物質の目標重量は５０グラムである。

参照符号１３０によって示されたグラフの線は、時間ｔ＝０で始まって、容器が充填されるのに伴う希釈剤の実際重量を反映している。一旦希釈剤の目標重量が時間１２６で得られると、時間１２６における容器内の希釈剤の実際重量を記憶し、そして希釈剤源の弁を閉とすることにより、更なる希釈剤が容器に入るのを防止する。またこの時間（又は他の例ではいくらか遅い時間）に、容器の内容物（希釈剤）が容器から引き出され、化学物質上に噴霧される。従って時間１２６で始まって、そしてその後の所定の期間にわたって、容器の重量は減少する。これは、容器内容物のいくらかが容器から取り出され、そして化学物質を定量供給するために供給されているという事実を反映している。

参照符号１２７によって示されたいくらかの時間量の経過後には、容器の内容物の重量が最小値に達しており、そして増大し始める。これは、化学物質が容器内に定量供給されたという事実を反映する。参照符号１３６は、時間１２７における容器の最小重量を示す。時間１２７の後、容器の重量は化学物質の添加により増大し始める。時間１２６における希釈剤の実際重量と、時間１２７における最小重量１３６との差をここでは噴霧質量損失と呼ぶ。

曲線１２２の勾配は、定量供給サイクルが続くのに伴って、そしてますます多くの化学物質が容器内に定量供給されるのに伴って、時間１２７からほぼ線形に増大する。すなわち、容器の重量は、使用溶液の濃度が高くなるのに伴って増大する。時間１２７後のいかなる特定時間での曲線１２２の勾配も、定量供給速度、すなわち、単位時間当たりに定量供給される化学物質の重量を表す。大抵の場合この勾配は、それぞれの定量供給サイクルを通して比較的定常的になる。従って、定量供給速度を用いることによって、使用溶液中へ目標重量の化学物質を定量供給するために定量供給噴霧を中断するべき、動的沈降時間後の時間を予測することができる。

容器の内容物の重量が上昇し始めた後の所定の時間（ここでは参照符号１２８によって示され、またここでは動的沈降時間と呼ぶ）において、時間１２７と１２８との間の曲線１２２の勾配を計算することができる。勾配は、１つの時点において計算してよく、或いは２つ以上の時点にわたって平均してもよい。勾配は定量供給速度に相当する。定量供給速度を用いることによって、シングルショット動的目標、及び目標量の化学物質を定量供給するために化学物質に希釈剤を噴霧するべき（動的沈降時間から測定された）相応の時間量を割り出すことができる。シングルショット動的目標によって割り出された時間の終わり（ここでは参照符号１３２によって示す）に、定量供給噴霧をオフにする。ディスペンサ・ハウジング１４内のいかなる残りの希釈剤／使用溶液も容器３０内に排出されるのが可能になるように、短い待機時間がこれに続いて設けられていてよい。この結果、時間１３２と時間１３４との間の曲線１２２によって示されているように、残りの使用溶液が容器内に排出されるのに伴って、容器の内容物の重量が相応に増大する。時間１３４において、容器内の使用溶液の重量は、使用溶液の目標重量に接近し、そして調節シングルショット型定量供給サイクルは完結する。

シングルショット動的目標（図５の例では破線１２４によって示される）は、噴霧質量損失、すなわち、時間１２６における容器内の希釈剤の実際重量と時間１２７における容器内の使用溶液の最小重量１３６との差を考慮に入れるように計算することができる。噴霧質量損失は、容器から引き出された希釈剤／使用溶液の重量を表し、これは化学物質を定量供給するためにシステム全体にわたって循環される。結果として、化学物質への噴霧中、希釈剤／使用溶液のこの部分は、容器内の希釈剤／使用溶液の総重量に貢献するようには容器内に存在することがない。化学物質の噴霧が一旦始まると、容器の重量は最初は時間１２６と１２７との間に示されているように減少する。所定の期間後には、化学物質を定量供給するために使用される容器からの希釈剤／使用溶液の重量と、ディスペンサ・ハウジングから容器に再び入る希釈剤／使用溶液の重量との平衡点に達することになる。この平衡点は噴霧質量損失によって表される。

システムは、使用溶液の総目標重量１０４と噴霧質量損失との差を割り出すことによって、シングルショット型動的目標を計算するときに噴霧質量損失を考慮に入れることができる。従って、図５において、動的目標は、噴霧が時間１３２においてオフにされるべきであることを示している。この時間１３２は、容器の内容物の重量が、使用溶液の総目標重量と噴霧質量損失（希釈剤の目標重量１０２と容器内の使用溶液の最小重量１３６との差）との差に等しくなる予測時間である。図５に示された調節シングルショット型モードの定量供給速度と関連する時間（時間１３４によって示される）が経過すると、使用溶液が所望の体積及び濃度を満たすことを想定することができる。

結果としての使用溶液の高い濃度精度が望まれる場合、調節シングルショット型モードのために用いられるプロセスを、所望の閾値が満たされるまで任意の回数にわたって繰り返すことができる。この定量供給モードをここでは調節マルチショット型定量供給モードと呼ぶ。調節マルチショット・モードの場合、上記シングルショット動的目標の代わりに、マルチショット動的目標を計算することができる。例えば、マルチショット動的目標は、上記シングルショット動的目標の所定のパーセンテージに基づいて割り出すことができる。例えばマルチショット動的目標を計算するために、システムは、使用溶液の総目標重量と噴霧質量損失との差の所定のパーセンテージを割り出すことができる。所定のパーセンテージは、例えば８０％、８５％、９０％、９５％、又はその他の適宜のパーセンテージであってよい。このプロセスは、所望の回数にわたって繰り返されてよい。それぞれの反復中、所望の閾値が満たされるまで、新しいマルチショット動的目標を計算することができる。例えばマルチショット型定量供給モードは、２回又は３回以上の噴霧サイクルを含んでよい。これらのサイクルにおいて、パーセンテージは目標重量が得られるまで使用溶液の目標重量に近づくようにする。例えばマルチショット型定量供給モードは、２回、３回、４回、又は５回以上の噴霧サイクルを含んでよい。

使用溶液の目標重量に達したかどうかを見極めるための閾値は、種々様々な方法で定義することができる。例えば、閾値は、化学物質の許容し得る最小濃度を有する調製済み使用溶液に相当する、容器内の使用溶液の最小重量を定義することができる。これは、政府、業界、特定企業、又は他の基準公布機関によって定められた基準を遵守するために、最小の使用溶液濃度が必要とされる用途に当てはまる。例えば医療用器具又は食品加工設備の消毒は、十分な消毒が行われるのを保証するために最小濃度の消毒剤溶液を要求し得る。別の例としては、閾値は、許容使用溶液濃度に相当する容器内の使用溶液の重量範囲を定義することもできる。閾値は目標重量と実際重量との許容し得る絶対差という意味で、許容し得るパーセンテージ差、又は他の閾値表現手段として表すことができる。

図６は、定量供給システムの一例のプロセス（２００）を示すフローチャートである。このプロセスによって、定量供給システムは、要求濃度の化学物質を有する要求量の使用溶液を調製することができる。コントローラ、例えばコントローラ４０は、容器内の希釈剤が目標量に達するまで、希釈剤が容器内へ定量供給されるようにすることができる（２０２）。次いでコントローラは、容器内に存在する使用溶液が要求量になるまで、容器からの希釈剤を固体化学物質に付与することができる（２０４）。プロセス（２００）は、タイミング型定量供給モード、調節シングルショット型定量供給モード、及び調節マルチショット型定量供給モード、又は当業者に知られた他の定量供給モードを含んでよい。例えばこのプロセスは、他の予測定量供給モード、他の反復定量供給モード、補給定量供給モードなどを含んでよい。例えば、2007年 4月10日付けで発行されたMehus他の米国特許第７，２０１，２９０号明細書、2008年 8月12日付けで発行されたMehus他の米国特許第７，４１０，６２３号明細書；2004年 5月11日付けで出願されたMehus他の米国特許出願第１０／８４３，２３０号明細書；2007年 2月28日付けで出願されたMehus他の米国特許出願第１１／７１３，９６４号明細書；2003年 5月12日付けで出願されたMehus他の米国特許出願第１０／４３６３，４５４号明細書；及び／又は2009年 9月25日付けで出願されたBuck他の米国特許出願第１２／５６７，２６６号明細書のいずれかに記載されたプロセス（これらの文献のそれぞれは参照することによりその全体が本明細書中に組み込まれる）を、ここに記載された技術とともに用いることができる。

図７は、定量供給システムの一例のプロセス（２２０）を示すフローチャートである。このプロセスによって、定量供給システムはタイミング型定量供給モードを用いて使用溶液を調製することができる。システム・コントローラは定量供給要求を受ける（２２２）。コントローラは、要求体積の使用溶液の目標重量と、要求使用溶液を調製するために必要となる容器内へ定量供給されるべき希釈剤の目標重量と、要求使用溶液を調製するために必要となる容器内へ定量供給されるべき化学物質の目標重量とを割り出す（２２３）。コントローラは希釈剤充填弁をオンにする（２２４）。コントローラは、容器内に定量供給されるべき希釈剤が目標重量に達する（２２８）まで、容器重量情報（２２６）をサンプリングする。コントローラは希釈剤充填弁をオフにする。

コントローラは次に噴霧オンオフサイクルを開始する。噴霧オンオフサイクルにおいて、容器からの希釈剤を第１所定期間にわたって化学物質に供給し、そして次いで噴霧を第２所定期間にわたってオフにする。このプロセスを、容器内の使用溶液の量が要求量を満たすまで繰り返す。これらの所定期間は同じであっても異なっていてもよい。これらの所定期間は１つ以上の要因に基づいていてよい。例えばこれらの所定期間は、調製されるべき使用溶液の総量、定量供給されるべき化学物質の総量、化学物質のタイプ（いくつかの化学物質は他よりも速く又は遅く浸食／溶解し、ひいては他よりも速く又は遅く定量供給することができる）、希釈剤の温度、希釈剤噴霧の圧力、使用溶液の最終用途などに依存してよい。

コントローラは容器重量情報を再びサンプリングする（２３４）。使用溶液の目標重量が満たされない場合には（２３６）、プロセスはもう１回噴霧オンオフサイクルを開始する（２３２）。このプロセスは、使用溶液の目標重量と容器内の使用溶液の重量との差が閾値を満たす（２３６）まで反復する。次いでこのプロセスは、沈降時間が経過するのを待ってよい。この沈降時間中、いかなる残りの希釈剤／使用溶液もディスペンサ・ハウジングから容器内へ排出することができる（２３８）。

コントローラは、使用溶液が完成したことを示すメッセージを生成してもよい（２４０）。例えば、コントローラは、使用溶液に関する１つ以上の詳細、例えば調製された使用溶液の総体積、使用溶液の濃度（妥当な場合には個々の活性成分による）、定量供給された化学物質の総量、使用溶液の調製日時、バッチ番号、使用溶液を要求したユーザー名などを示すメッセージを生成することができる。メッセージは、定量供給システム・ユーザーインターフェイス、又は１つ以上のローカル又はリモート・コンピュータ上に表示されてよい。これに加えて又はこれの代わりに、メッセージは電子通信として、ｅメール、ボイス・メール、テキスト・メッセージ、携帯電話機、ポケットベル（登録商標）、ＰＤＡ、ラップトップ・コンピュータを介して、又は何らかの他の電子通信形態を介して、送信されてもよい。

図８は、定量供給システムの他の例のプロセス（２５０）を示すフローチャートである。このプロセスによって、定量供給システムは調節シングルショット型定量供給モードを用いて使用溶液を調製することができる。システム・コントローラは定量供給要求を受ける（２５２）。コントローラは、要求使用溶液の目標重量と、要求使用溶液を調製するために必要となる希釈剤の目標重量と、要求使用溶液を調製するために必要となる化学物質の目標重量とを割り出す（２５３）。コントローラは、希釈剤充填弁をオンにし（２５４）、そして容器重量情報をサンプリングすることによって容器内の希釈剤の実際重量を割り出す（２５６）。コントローラは、希釈剤の目標重量と容器内の希釈剤の実際重量との差を、この差が閾値を満たすまで比較する（２５８）。次いでコントローラは希釈充填弁をオフにする（２６０）。

化学物質を定量供給するために、コントローラは容器からの希釈剤を化学物質に付与し、そして容器重量情報をサンプリングし始める（２６２）。コントローラは動的沈降時間と呼ばれる期間にわたって待機する（２６４）。いくつかの例において、この動的沈降時間は、噴霧質量損失と、化学物質の定量供給中の容器の重量増大速度（図５の曲線１２２の勾配）とを計算するのに十分な、定量供給噴霧の開始後の規定期間（図５の時間１２８）である。動的沈降時間は予め規定されていてよく、又は容器重要情報に基づいてリアルタイムで割り出されてもよい。コントローラは噴霧質量損失、すなわち、目標重量を満たした容器内の希釈剤の実際重量と、化学物質の定量供給後の容器の最小重量との差を計算する（２６６）。コントローラはまた、単位時間当たりの容器の重量増大速度を割り出すことによって、化学物質の定量供給速度を計算する（２６６）。定量供給速度は単一の時点で割り出してよく、或いは２つ以上の時点にわたって平均してもよい。

シングルショット動的目標を割り出す（２６８）。シングルショット動的目標は例えば、要求使用溶液の目標重量と噴霧質量損失との差を計算することによって計算されてよい。コントローラはシングルショット動的目標が満たされる（２７０）まで差を比較する。シングルショット動的目標が満たされると、コントローラは噴霧バルブをオフにすることによって、化学物質への希釈剤／使用溶液の供給を中断する（２７２）。次いでこのプロセスは、沈降時間が経過するのを待ってよい。この沈降時間中、いかなる残りの希釈剤／使用溶液もディスペンサ・ハウジングから容器内へ排出することができる（２７４）。プロセスは、使用溶液が完成したことを示す上記のようなメッセージを生成してもよい（２７６）。

マルチショット型定量供給モードは、図８に記載されているものと同様のプロセスを用いる。しかし、シングルショット動的目標の代わりに、例えば希釈剤の目標重量と噴霧質量損失との差の所定のパーセンテージを計算することによって、マルチショット動的目標を割り出すことができる。マルチショット型定量供給モードの場合、ステップ（２６０）−（２７４）によって表されたプロセスを、マルチショット動的目標が満たされるまで複数回にわたって繰り返すことができる。マルチショット型定量供給プロセス中、容器内の使用溶液の量が目標に近づくのに伴って、それぞれの反復とともに徐々に少ない量の化学物質がおそらく定量供給されることになる。また所定のパーセンテージもそれぞれの反復とともに変化してよい。例えばパーセンテージはそれぞれの反復とともに連続して小さくなってよい。マルチショット型定量供給モードは、何らかの環境ではより正確な定量供給を可能にする。例えばコントローラは、目標からのオーバーシュート量を低減するために、２回以上の定量供給に基づいて学習し調節する２回以上の機会を有している。

本明細書中に記載された例は、清浄化用途、例えば医療用器具の清浄化、食品加工、食器洗浄、又は洗濯において用途を有する使用溶液を調製するために用いることができる。しかしながら、認識及び理解されるべきなのは、本明細書中に記載された技術が他の用途においても有用性を有し、本開示がこの点に関して限定されないことである。

コントローラ、制御ユニット、又は制御システムによって発揮される機能を含む本開示に記載された技術は、汎用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又はプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、又は他の同等の論理デバイスのうちの１つ以上の内部で実行することができる。従って、本明細書中で使用される「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語は、本明細書中に記載された技術を実行するのに適した前記構造又は任意のその他の構造のうちのいずれかの１つ以上を意味する。

本明細書中に例示された種々の構成部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアの任意の好適な組み合わせによって実現することができる。図面では、種々の構成部分が別々のユニット又はモジュールとして示されている。しかし、これらの図面を参照しながら説明した種々の構成部分の全て又はいくつかを統合して、共通のハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェア内部の組み合わせユニット又は組み合わせモジュールにしてもよい。従って、構成部分、ユニット、又はモジュールとしての構成要件の提示は、例示しやすさを目的として特定の機能構成要件を強調するために意図されるものであり、別々のハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェア構成部分によってこのような構成要件を実現することを必ずしも必要とするのではない。いくつかの事例において、種々のユニットが、１つ以上のプロセッサ又はコントローラによって実施されるプログラム可能なプロセスとして実行されてよい。

モジュール、デバイス、又は構成部分として本明細書中に記載されたいずれの構成要件も、集積論理デバイス内で一緒に実行されてよく、或いは個別の、しかし相互運用可能な論理デバイスとして別々に実行されてもよい。種々の態様において、このような構成部分は少なくとも部分的には１つ以上の集積回路デバイスとして形成されていてよい。このような集積回路デバイスは集合的に集積回路装置、例えば集積回路チップ又はチップセットと呼ぶことができる。このような回路素子は単一の集積回路チップ・デバイス内、又は複数の相互運用可能な集積回路チップ・デバイス内に設けられてよい。

部分的にソフトウェアによって実行される場合、技術は少なくとも部分的に、命令を有するコードを含むコンピュータ可読データ記憶媒体によって実現されてよい。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ又はコントローラによって実行されると、本開示に記載された方法のうちの１つ以上を実施する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ・プログラム製品の一部を形成していてよい。コンピュータ・プログラム製品はパッケージングマテリアルを含んでよい。コンピュータ可読媒体はランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）、例えば同期型ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー（ＳＤＲＡＭ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、不揮発性ランダム・アクセス・メモリー（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブル・リードオンリーメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）、埋め込み型ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー（ｅＤＲＡＭ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリー（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリー、磁気又は光学データ記憶媒体を含んでいてよい。利用されるいずれのソフトウェアも、１つ以上のプロセッサ、例えば１つ以上のＤＳＰ、汎用マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はその他の同等の集積又は個別論理回路素子によって実行されてよい。

種々の例について説明してきた。これらの例及びその他の例が下記請求項の範囲内に含まれる。

Claims (5)

1. 容器と、秤量装置と、コントローラ、前記コントローラに接続されたメモリー、及び前記コントローラに接続されたユーザーインターフェイスを備えた電子構成部とを具備する定量供給システムであって、
   前記メモリーは、前記ユーザーインターフェイスから選択することができる１つ以上の定量供給モードに対応するソフトウェア・モジュールを記憶しており、
   前記容器内に、使用溶液の要求量を調製するために必要となる希釈剤の目標量が定量供給され、
   前記秤量装置は、前記容器及び前記容器の任意の内容物の重量に関与する容器重量情報を得るために配置されており、
   前記コントローラは、調製されるべき前記使用溶液の要求量と、前記使用溶液中の化学物質の要求濃度とを指定する定量供給要求を受け、前記要求量の前記使用溶液を調製するために必要となる、前記希釈剤の目標重量を割り出し、そして前記要求量の前記使用溶液を調製するために必要となる、定量供給されるべき前記化学物質の目標重量を割り出し、そして前記容器内の前記使用溶液の量が前記容器重量情報に基づく前記要求量を満たすまで、前記化学物質上への前記希釈剤の供給を管理し、
   前記コントローラは、さらに、前記化学物質に前記容器からの前記希釈剤の少なくともいくらかを第１所定期間にわたって噴霧すること、そして前記化学物質への噴霧を第２所定期間にわたって停止することを含む噴霧オンオフサイクルを開始し、前記容器重量情報を受信し、前記容器重量情報から前記容器内の前記使用溶液の重量を割り出し、前記要求量の使用溶液の目標重量と、前記容器内の前記使用溶液の重量との差を閾値と比較し、前記閾値が満たされるまで前記噴霧オンオフサイクルを繰り返す、定量供給システム。
2. 前記化学物質は、化学物質濃縮物の固形ブロック、ペレット、タブレット、注型製品、又は押し出し製品のうちの１つを含む、請求項１に記載の定量供給システム。
3. 前記秤量装置は１つ以上のロードセルを含む、請求項１に記載の定量供給システム。
4. さらに液体循環サブシステムを含み、前記液体循環サブシステムは前記容器から希釈剤を引き出し、そして前記希釈剤を、定量供給されるべき固体化学物質上に噴霧し、そして得られる使用溶液を、前記容器内に戻す、請求項１に記載の定量供給システム。
5. 前記コントローラはさらに、
   前記希釈剤が前記容器内に定量供給される際に通る弁を電子的に制御し、
   前記容器重量情報を受信し、
   前記容器重量情報から前記容器内の前記希釈剤の重量を割り出し、
   前記容器内の前記希釈剤の重量と、前記要求量の使用溶液を調製するために必要となる前記希釈剤の目標重量とを比較し、
   前記比較に基づいて、前記容器内への前記希釈剤の定量供給を停止するように前記弁を電子的に制御する、請求項１に記載の定量供給システム。

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