JP6455943B2 - 浄化、循環および／または分離を含む水ハイブリッド装置の規制方法 - Google Patents

Description

本発明は、水の浄化、および、リサイクルもしくは分離を可能とするハイブリッド装置の規制のための方法に関する。

全ての高度なシステムは、いくつかの種類の規制もしくは制御システムを有する。本発明は、水の浄化、および、循環もしくは分離のためのシステムに関係する。そのようなシステムの例は、シャワーまたは洗面台などである。以下、そのような装置は、ハイブリッド装置と称され、使用された水、例えば、シャワーにおいて床のドレインに流れる水をリサイクルもしくは分離してしまう能力に関連する。

本発明の１つの目的は、システムにおける水のループ内において、水源および起こりうる外乱に関係なく、信頼度の点で改善される、そのようなハイブリッド装置のための規制方法を提供することである。

上記の目的は、水の浄化、および、リサイクルもしくは分離を可能とするハイブリッド装置の規制の方法により達成され、その方法は、以下を含む。
・測定点におけるハイブリッド装置中の水の水質パラメータを測定すること。
・水質パラメータの測定に基づいて水質パラメータの限界値を決定すること。その限界値は、浄水の限界値の目安となる。
・測定点における水質パラメータが水質パラメータの限界値の外側であれば、水を分離し、そうでなければ、ハイブリッド装置内でリサイクルする。

ここで、「規制」という表現は、例えば、「制御」のような、いくつかの類義語を有し、それも本発明により具体化される。

本発明は、水質パラメータの測定に基づいて水質パラメータの限界値を決定することに向けられ、その限界の絶対値の決定をすることにより規制される訳ではない能動的な規制概念を意味する。絶対値は、今日、他のハイブリッド装置の規制のために別のやり方で用いられている。

本発明に関し、規制方法は、システムにおける同じ位置、すなわち、１つおよび同じセンサにおいて、瞬時の値を得るための水質パラメータの測定と、制限値を決定するための測定と、を実施するケースと、異なる位置、故に複数のセンサにおいて、これら２つの測定を実施するケースの両方をカバーすることに留意すべきである。したがって、１つの具体的な実施形態によれば、制限値を決めるための水質パラメータの測定は、水質パラメータの瞬時の値が測定される測定点において実施される。本発明の別の具体的な実施形態によれば、制限値を決定するための水質パラメータの測定は、水質パラメータの瞬時の値を測定する測定点とは別の測定点において実施される。後のケースは、水質パラメータの瞬時の値が常に測定されるとしても、システムにおいて浄水と見なされるべきものに対する制限値の範囲を設定する測定点として機能する必要がないことを意味する。いずれにしろ、本発明に係る規制方法は、動的な規制、且つ、絶対値を使用しないことを含む。本発明は、シャワーのようなハイブリッド装置への水供給は、通常、時間と共に変化する水質を有するという事実、に関連した問題を解決する規制方法を提供する。

上記は、「水」と述べる場合、これは、本発明に係るハイブリッド装置内に保持される流れの異なる部分に言及できることを理解すべきであることも意味する。

さらに、「ハイブリッド装置」という表現は、水質に依存するか否かのどちらであってもリサイクルまたは分離してしまう能力に関係する。測定点における水質パラメータが水質パラメータの限界値の外側にある場合に、不適当と考えられるので、水を分離してしまうように、規制は運用される。しかしながら、水が良い水質である限り、再使用のためにハイブリッド装置システム内において循環させられる。さらに、分離された水は、浄化もしくは他のタイプのトリートメントにより処理されるか、廃棄のためにドレインに送られるであろうことに言及できる。

また、「測定点における水質パラメータが、水質パラメータの制限値の外側にある」という表現は、水が十分に清浄でないことを示す値を有することを意味する。この「外側」は、使用された水質パラメータのタイプに依存して、測定された値の上方もしくは下方であることを言及するであろう。「浄水」という表現に言及すれば、これは、システムにおいて受け入れ可能、すなわち、分離する必要のない水を意味する。さらに、「分離される」は、廃棄を明示する訳ではなく、次に他の目的に使用する水流を分離することを意味しても良い。いずれにしろ、水が分離された場合、システムにおける１次の再循環ループにおいてリサイクルされることはない。

本発明は、いくつかの利点を有する。第１に、規制は、使用される水源の自動調整を提供する。水およびその特性は水源によって変化するので、水質および水質パラメータの限界値を具体的な状態に対して個別に設定するように、本発明のような「スマートシステム」を用いることは有利である。第２に、規制は、適切な方法によりハイブリッド装置をシステム内の外乱に適合させることも確実にする。規制は、動的規制により、および、絶対値を用いないことにより運用されるので、システムは、水質には作用しないが、事実として、測定値に作用するだけのシステム内部における変化にも適応することができる。その１つの可能な例は、水中の汚染に対する測定センサの汚染の違いである。これは、以下において、さらに議論される。

さらなる例として、本発明は、例えば、水の流入側に配置されたセンサと、フロアドレインに配置された受水ユニット中のセンサと、の間の永続的なオフセットを扱うこともできる。そのようなオフセットは、例えば、受水ユニット中のセンサに付着物もしくは汚染がある場合に、生じるであろう。そのようなケースにおけるシステムは、センサの値を経時的に比較した時、オフセットを検出することができるので、これを考慮して制限値を設定するように、これもまた、その方法により扱うことができる。

本発明は、異なるニーズおよび要望に基づいてシステムを規制するための拡大された能力も提供する。これは、直接的な水質パラメータ上の規制だけでなく、他のパラメータを考慮することによっても可能となる。例えば、新鮮な水の供給が非常に少ない場合に、分離される水をほとんど無くすように、すなわち、そのような水は、後続のユニットにおいて浄化されず、結果として、ハイブリッド装置に戻されるように、高度のリサイクルモードにおいてシステムを規制できることは、興味深いであろう。そして、ハイブリッド装置は、より大きな、もしくは、より多くのフィルタを含むことによるような、多少とも増大されたフィルタ効果を有することができる。一方、システムのトータルコストがキーファクタとなる場合には、例えば、フィルタの消費、および、例えば、水の温度と同様に汚染のレベルの両方に関連する水の浄化コスト等、これに作用するパラメータにより、システムを規制することができる。

本発明の１以上の実施形態に係る規制方法を実施できるハイブリッド装置の簡略化されたフローチャートを示す。 本発明の一実施形態に係る可能な規制方法ループのプログラムを示す。 本発明に係るハイブリッド装置における規制グラフを示す。

本発明のいくつかの具体的な実施形態は、以下に開示される。
本発明の１つの具体的な実施形態によれば、制限値は、統計的処理により設定される。本発明の別の具体的な実施形態によれば、水質パラメータの制限値は、移動平均を計算することにより決定される。移動平均の計算は、上記のケース、すなわち、制限値は、瞬時値に関しては同じである測定点において決定される場合、および、これが他の測定点において実施される場合の両方において興味深いものであろう。

移動平均もしくは平均値の他の形態を計算する指示は、システムが水流における自然変動を適合することを許容する。時間制限を設定するメモリは、少なくとも通常の使用態様をカバーするべきである。シャワーの形態のハイブリッド装置における通常の使用態様は、６〜７分であり、１つの例では、５分よりも長い。

さらに、統計的処理には、多くの異なる興味深い数学的方法を用いることができる。したがって、限界値は、異なる数学的演算により設定することができる。使用可能な演算の例は、ｋ平均法、および／もしくは、移動平均（例えば、ローパスフィルタ）である。ｋ平均法は、明らかに汚染された水に対応する測定値もしくは測定グループを除く、または、除外するために用いることができる。例えば、図３を見た場合、高い値を示すピーク内の測定値、および、そのような明らかに汚染された値は、実際の規制方法において除外されるであろう。そのようにして、限界値は、システムに使用される浄水のより高度な信頼性を確保するために、さらに複雑な方法で制限することができる。移動平均も同じ意図で用いることができ、このケースでは、短時間の変動の除外に向けられる。この態様は、異なるタイプの状態と、ある望ましい結果と、に基づいてシステムを調整することを可能とする。

本発明のさらなる他の具体的な実施形態では、規制は、予想も含み、水の分離およびリサイクルも水質パラメータの予測値に基づく。規制方法に予測を導入することにより、先のもっともらしい水質を規制することもできる。これは、本発明に係る「スマートシステム」の概念における別の可能な態様である。先の値を予測することができると、センサの測定からシステム内の実際の動作に必要な時間、および、システムが再循環から分離もしくはその逆に移行する時のバルブの開閉の遅れのような、解決すべき他の起こりうるシステム障害を除くか、もしくは、最少とすることができる。

本発明に係る予測モードは、水質パラメータの測定値の微分係数の計算に向けられることをさらに言及できる。１つの可能な例は、実際の測定値に基づいた予測を実行することである。

水質パラメータの瞬時値を測定するための測定値は、ハイブリッド装置内の異なる位置において得ることができる。本発明の１つの具体的な実施形態によれば、水質パラメータの瞬時値を得るための測定点は、受水ユニット内もしくはその後で実施される。受水ユニットは、ハイブリット装置の開放部分の後に位置する。図１に見られるように、この開放部分は、ユーザに水がスプレイされ、所謂受水ユニットに収集される実際のシャワーである。また、図１では、シャワーの直下に位置するセンサも示されており、このケースでは、受水ユニット内に位置するセンサとなる。

受水ユニットは、半開放型水供給ラインを含むことができるが、多くの他のタイプおよび形状であっても良い。測定点は、受水ユニット内もしくはそれにごく近接して、好適に位置する。しかしながら、測定点は、事実として、受水ユニットの後、例えば、タンク内、ポンプの前後または図１に示すフィルタの前のどこかにも位置できることに留意すべきである。ハイブリッド装置では、測定は、浄水対汚染水に向けられるので、この点は、フィルタの後、または、実際のシャワーノズル内には適さない。しかしながら、これらの位置は、測定のための他のセンサをうまく含むであろうことに留意すべきである。例として、１つの電気導電率（EC）センサのような１以上のセンサをフィルタの後に配置することができる。そのようなECセンサは、フィルタの後の水質パラメータを測定することができ、本発明に係る規制方法は、このECセンサからの入力を使用することによっても、例えば、限界値を動的に設定することができる。

他の例は、フィルタ前後に起こりうる圧力低下の値を得るため、および、そのようにしてフィルタの消費レベルを示すために、フィルタの後の圧力を測定するセンサである。また、フィルタに不具合がある場合も、この方法により知ることができる。

このように、本発明は、汚染水と見なされるべきものを決定することに向けられる。そのためには、本発明に係る水質パラメータの限界値を設けることにより、浄水が定義されなければならない。したがって、本発明の１つの具体的な実施形態によれば、水質パラメータの限界値を決めることは、浄水が存在する時間および場所において、水質パラメータを測定することにより実施される。上記のようにシステムを動作させることができるためには、システムが測定されるべき浄水がどこにあるかを知らなければならない。１つの可能な例は、タンクだけが浄水を保持していることが確かであれば、流れ、もしくは、貯留タンクの中の水を測定することである。後者は、空のタンクが浄水により満たされた直後であれば、明らかであろう。

限界値を決めるための測定点も異なる場所に位置しても良い。上記のように、この測定点は、瞬時値を測定するのと同じ１つであっても良いが、他の位置であっても良い。１つの具体的な実施形態によれば、限界値を決めるための水質パラメータの測定は、ハイブリッド装置への水の流れの中で実施される。別のケースでは、限界値を決めるための水質パラメータの測定は、流水および／またはリサイクル水を保持する貯留タンクの中で実施される。別の選択肢は、システムの複数のハイブリッド装置に対して共通な水流の中の中心センサである。これらのケースでは、熱水もしくは冷水のいずれかに局在する１つのセンサ、または、流水および／またはリサイクル水を保持する貯留タンク内の１つのセンサを有するような、いくつかの異なる選択肢がある。

上に示唆されるように、本発明に係る方法は、追加的な規制態様を含むこともできる。１つの具体的な実施形態によれば、信頼度がいくぶんでも向上するように、センサからの追加的な入力が提供される。

さらに、規制方法は、いくつかのパラメータに基づいてさらに適合させることができる。その１つは、温度である。汚染された冷水は、汚染された熱水に比べて、エネルギーの含有が低いので、規制のために水温を考慮することは興味深いであろう。そのようなものとして、限界値は、水温に依存するであろう。さらに、水流も、方法を適合させるためのパラメータとなりうる。このケースでは、再循環モードから分離モードもしくはその逆に移行する時に、最良のタイミングを見つけることに対し疑問がより生じる。そのようなものとして、本発明に係る規制方法は、動作が再循環モードから分離モードもしくはその逆に移行する時に、遅延手段を含んでも良い。半開放型水供給ラインは、水が十分にきれいでない場合に流水を分離する開口をその端に有し、遅延は、再循環モードから分離モードもしくはその逆に移行するタイミングを流れに対して最適化するように、とりわけ半開放型水供給ラインの長さに基づいて導入される。

また、例えば、フィルタの前後で測定される圧力差を規制に用いることもできる。そのようにして、フィルタの耐久性が向上され、フィルタの破損を防ぐことができる。

水質パラメータは、１もしくはいくつかのパラメータである。例は、密度、表面張力、導電率、浸透圧、洗浄力または濁度である。導電率は、電気導電率（ＥＣ）センサのような導電率センサにより測定できるので、用いるには好ましいパラメータであり、システムソリューションおよびコストの面で、効果的な選択肢である。

［図面の詳細な説明］
図１は、本発明の１以上の実施形態に係る規制方法が実施されるハイブリッド装置の簡略化されたフローチャートを示している。このケースでは、ハイブリッド装置は、シャワーである。水は、冷水および熱水ラインを介してシステムに流入される。水は貯留タンクに送り込まれる。流入ラインもしくはタンクには、すでにセンサが配置されていても良い。分離センサが用いられる場合、このセンサは、限界値を決定するためのセンサであっても良い。水は、１またはいくつかのフィルタ、例えば、１つのプリフィルタと１つのナノフィルタと、を典型的に含む浄化ユニットを介して貯留タンクから汲み上げられる。浄化された水は、シャワーに用いられ、フロアドレインの受水ユニットに流れ込む。そのような受水ユニットは、その端に分離または再循環につながる開口を有する半開放型水供給ラインを典型的に含むことができる。半開放型水供給ラインには、１以上のセンサ（図１のシャワー下を参照）が設けられる。ハイブリッド装置のこのポイントにおけるセンサでは、瞬時値が測定されるが、例えば、移動平均を用いて限界値を決めることもできる。

水が十分きれいであれば、貯留タンクに再循環され、そうでなければ、水は分離され、可能であれば、浄化もしくはトリートメントによりさらに処理され、または、単にドレインに廃棄される。

センサは、例えば、フィルタの後に指定されるような、ハイブリッド装置の他の位置に配置されても良い。これは、さらに動的な規制に提供するように配置される。

上記のように、水質パラメータは、導電率であっても良く、センサは、電極ペアを含む電気導電率（ＥＣ）センサであっても良い。ＥＣセンサは、時間と共に変化する基準にリンクすることができるので、起こりうる付着の問題を制限または除去できる。そのようなものとして、本発明によれば、センサ電極上に平坦な層および他の堆積があるとしても、導電率の測定を行うことができる。したがって、本発明は、水中の汚れ／汚染物から電極の汚れを区別することが可能な「スマートシステム」を提供する。

導電率およびＥＣセンサの使用に関して、これらは、抵抗の測定に向けられ、抵抗の測定値の変換により導電率が得られることにさらに言及できる。ハイブリッド装置は、ＥＣセンサが接続されるマイクロプロセッサをさらに含むことができる。さらに、導電率は、水位および流れのような水質以外の他のパラメータの測定にも用いることができることに言及すべきである。

本発明の規制方法に関連して、この方法は、シャワーのような１つおよび同じハイブリッド装置におけるいくつかの関連したフローに用いることができることに留意すべきである。例として、ハイブリッドシャワーの底面フロアからの水は、例えば、個々に測定点を有する複数の異なる受水点において集められても良い。

図２では、本発明の一実施形態に係る１つの規制ループが示されている。そのブロックから留意されるように、瞬時値と同じ測定点、もしくは、別の測定点において限界値を決定し、例えば、統計的処理の異なる態様を用いるような、本発明に係るいくつかの異なる可能性がある。さらに、限界値を決定するステップは、規制方法を適合させるために、温度、圧力差および／または流れといった他のパラメータを考慮することを含むこともできる。

図３には、本発明の方法に係る１つの規制グラフが示されており、このケースでは、本発明に係るハイブリッドシャワー装置において実施される。示されているように、破線は、規制が実施されている期間に渡る水質の限界値を表している。実線は、同じ期間において、測定が実施されたポイントにおける実際の水質測定を表している。

最初、システムはドライであり、それは、実際の測定値が相対的に低いことの理由である。続いて、水がシステム中に汲み上げられ、このケースでは導電率である測定値は、別のレベルまで増加する。その期間において、ユーザのシャワーにより実施される、例えば、シャンプーのような異なる外乱が導入されている。これが実施された時、水質測定は増加し、ユーザがシャンプーを止めた時に再び戻る前にピークが生じる。高い値は、水質の低いレベル、すなわち、きれいではない水、もしくは、少なくとも、システムにおける再循環には適しない水を意味することを理解すべきである。

さらに、制限値は、実際の測定値に基づいて、時間と共に変化することも見られる。この限界値の変化は、望ましいことではあるが、非常に小さいけれども、時間と共に水質の実際の測定値の影響を受けている。そのように、限界値は、システムにおいて固定値として設定されるように与えられる訳ではなく、システムにおいて実際に使用される水に依存し、ユーザによるシャンプー等のようなシステムの実際の利用にも依存する。

Claims (16)

1. 水の浄化、および、リサイクルもしくは分離を可能とするハイブリッド装置の規制方法であって、
   測定点において前記ハイブリッド装置中の水の水質パラメータを測定し、
   受水ユニット中もしくは受水ユニットの後に位置する少なくとも１つのセンサにおける前記水質パラメータの測定に基づいて、浄水の限界値の基準となる前記水質パラメータの限界値を決定し、
   前記測定点における前記水質パラメータが、前記水質パラメータの前記限界値の外側にあるときには、前記受水ユニット中もしくは前記受水ユニットの後、および、前記ハイブリッド装置の再循環ループの前のポイントにおいて前記水を分離し、そうでなければ、前記ハイブリッド装置中において前記水をリサイクルする規制方法。
2. 前記限界値を決めるための前記水質パラメータの前記測定は、前記水質パラメータの瞬時値を測定する測定点において実施される請求項１記載の規制方法。
3. 前記限界値を決めるための前記水質パラメータの前記測定は、前記水質パラメータの瞬時値を測定する測定点とは別の測定点において実施される請求項１記載の規制方法。
4. 前記限界値は、数学的方法を用いた統計処理により設定される請求項１〜３のいずれか１つに記載の規制方法。
5. 明らかに汚染された水に対応する前記水質パラメータの測定値もしくはグループは、全ての他の測定値もしくはグループから除外される請求項１〜４のいずれか１つに記載の規制方法。
6. 前記水質パラメータの前記制限値は、移動平均を計算することにより決定される請求項１〜５のいずれか１つに記載の規制方法。
7. 前記規制は、予想も含み、前記水の分離またはリサイクルも前記水質パラメータの予想値に基づく請求項１〜６のいずれか１つに記載の規制方法。
8. 前記水質パラメータの瞬時値を得るための前記測定点は、前記受水ユニット中またはその後において実施される請求項１〜７のいずれか１つに記載された規制方法。
9. 前記水質パラメータの前記制限値を決定することは、浄水が存在する時間および場所において前記水質パラメータを測定することにより実施される請求項３〜８のいずれか１つに記載の規制方法。
10. 前記制限値を決定するための前記水質パラメータの前記測定は、前記ハイブリッド装置への水の流入においてさらに実施される請求項３〜９のいずれか１つに記載の規制方法。
11. 前記制限値を決定するための前記水質パラメータの前記測定は、流入水もしくはリサイクル水を保持する貯留タンクにおいてさらに実施される請求項３〜９のいずれか１つに記載の規制方法。
12. 前記方法における前記規制は、水温、フィルタ前後の圧力差および／または水流に基づいて調整される請求項１〜１１のいずれか１つに記載の規制方法。
13. 前記方法における前記規制は、動作がリサイクルモードから分離モードもしくはその逆に移行する場合における遅延手段を含む請求項１〜１２のいずれか１つに記載の規制方法。
14. 前記水質パラメータは、密度、表面張力、導電率、浸透圧、洗浄力もしくは濁度である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の規制方法。
15. 前記水質パラメータは、導電率である請求項１４記載の規制方法。
16. 前記水質パラメータは、電気導電率（ＥＣ）センサにおいて測定される導電率である請求項１５記載の規制方法。