JP7386898B2 - 水処理のためのデバイスおよびシステム - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年５月１日に出願された米国仮出願第６２／８４２，９２１号からの優先権を主張し、その内容は、参照によって本明細書に援用される。
（技術分野）
本発明は、概して水処理に関連し、より具体的には、水処理のための化学溶液を生成するためのデバイスおよびシステムに関連する。
（背景）
水は、多くの商業、工業および娯楽の用途において使用される。特定のエンドユースによっては、水は、特定の処理を必要とし得る。エンドユースは、限定されないが、飲むこと、工業用水の補給、灌漑、河川の流れの維持、水を使用する娯楽、または多くの他の使用を含み得、使用された水の環境への安全な還元を含み得る。水処理は、一般的に、汚染物質および望ましくない成分を除去するか、またはそれらの濃度を低減させることによって水の品質を向上させ、それによって、水は、その所望のエンドユースに適するようになる。未処理のままである場合、水は、腐食または機械の故障が発生することを引き起こし得、費用のかかる修理をもたらし得る。さらに、ある用途では、未処理のままである場合、水は、バクテリア、藻類および他の望ましくない生命体の成長を提供し得、未処理の水の補給にさらされた人は、摂取または直接の物理的接触の如何によらず病気になり得、深刻な診療上の問題に直面し得、ともすれば死亡し得る。
一般的に、通常の水処理の実践は、周期的に、または継続的にそのような生命体を制御するための処理用化学品の導入に依拠する。例えば、いくつかの水処理システムは、水を固形の乾燥処理用化学品と接触させる化学品供給装置を使用している。供給装置は、制御された方法で水中で化学物質を溶解するように設計されている。従前の化学品供給装置では、水流内に塩素を導入するために、次亜塩素酸カルシウム（「カルキ」）の固形ペレットが、溶解される。水内の塩素は、一般的に、遊離有効塩素（ＦＡＣ）の濃度として表現される。所望の速度での溶解を提供し、所望のＦＡＣ濃度を維持するために、従前の化学品供給装置は、しばしば大規模なメンテナンスを必要とする。化学物質は、デバイスに頻繁に追加されなければならず、メンテナンスは、炭酸カルシウムの沈着物などのデバイス上の沈着物または残留物の蓄積を除去することも必要とされる。このように、現行の化学品供給装置の設計は、一般的に、意図されたとおりに化学品供給装置が機能することを確実にするために相当な監督および介入（すなわち機器を監視し、化学物質を取り扱うこと）を必要とし、それは、骨の折れる、かつ時間のかかるものであり得、化学品の取り扱い中、ユーザが化学品にさらされることをさらにもたらす。
（概要）
本発明は、水処理のためのデバイスおよびシステムに関連する。具体的には、本発明に従ったデバイスは、水補給において導入されるべき化学溶液を調製するように構成されている。デバイスは、本明細書内で、例えば壊食供給装置または化学品供給装置と称され得る。このように、本発明のデバイスは、水処理システム内全体に結び付けられるように構成されている。そのような水処理システムは、一般的に、水源、様々な経路（例えばパイピング）を通る水の流れを提供するための１つ以上のポンプ、経路内への入口および経路外への出口を制御するための１つ以上のバルブ、水をフィルタリングもしくはスクリーニングするための１つ以上の物理的構成要素、ならびに本発明の壊食供給装置のデバイスからなり得る。水処理システム全体は、プールの水が連続的に循環させられ、処理されるプール処理システムなどの循環システムに関連付けられ得るか、または所与の水域（例えば川、湖、貯水池など）に関連付けられ得る。本発明の壊食供給装置のデバイスは、高い濃度の化学溶液を調製および出力し、ユーザの化学物質との干渉を最小限にし、デバイス上のスケール沈着を最小限にし、それによって、従前の化学品供給装置の欠点に対処するように構成されている。
以下の説明がプールの水の処理において使用されるべきデバイスおよびシステムを対象としており、本発明のデバイスおよびシステムが一般的に他の水処理の用途において使用されることができ、プールの処理システムに限定されないことは、留意されるべきである。
本発明のデバイスは、下部チャンバーおよび上部チャンバーを含むハウジングと、下部チャンバーと上部チャンバーとの接合部分に配置された溶解用ボウルとを含む。溶解用ボウルは、中に置かれたグリッドを含む。上部チャンバーは、一般的に、ホッパーの形態をとっており、それによって、化学物質は、上部チャンバーの中に簡単に装填されることができ、重力によって、化学物質は、溶解用ボウルの中に通過し、グリッドによって支持される。グリッドは、（ブリケットまたはタブレットなどの具体的なサイズ／寸法の）固形の未溶解化学物質がグリッドの頂面上で静止するように設計されており、グリッドは、溶解用ボウルの少なくとも底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持することが可能である。デバイスは、溶解ボウル内に置かれ、溶解用ボウルの中に、およびグリッドに水様流体（すなわち水）を向けるように位置付けられたノズルをさらに含み、水様流体による溶解用ボウルの充填、および水様流体とグリッド上で支持された化学物質との間の最終的な接触をもたらす。ノズルからの流体流れは、制御可能であり、所望の量の化学物質が溶解用両方内で（ノズルからの水様流体の流れに基づいて）溶解され、所望鵜の濃度の化学溶液を生成するために混合される。溶解用ボウルは、下部チャンバーと流体連通した出口をさらに含み、それによって、調製される化学溶液が溶解用ボウルから下部チャンバーの中に流れることを可能にする。そして、水処理システム全体内に大量の化学溶液を導入し、処理されるべき水と混合するために、化学溶液は、さらなる流体流れにさらされ得る。
本発明のデバイスは、従前の化学品供給装置とは対照的に、理想的な塩素濃度を生み出すように設計されている。例えば、カルキ壊食クロリネーターなどの従前の化学品供給装置は、一般的に低い濃度の溶液を生み出し、そして、化学品供給装置から水補給／フィルタシステム（すなわちプールなど）内全体に大量の低い濃度の溶液を除去するために遠心ポンプの使用を必要とする。ポンプを通過する塩素濃度は、短期間でポンプの故障を引き起こし得る。従前のシステムおよびデバイスとは対照的に、より高い濃度の塩素が、本発明のデバイスによって生み出され、ポンプおよびベンチュリ射出装置が、十分な量の調製された化学溶液をデバイスから除去するために使用され、それによって、例えば大きな商業スイミングプールを処理する。
本発明において使用されるノズルは、溶液のブリケット／タブレットとのより緊密な接触を引き起こすのに十分な程度に溶解用ボウル内の溶液を再循環させるエントレインメント特徴を有し、それによって、溶液が溶解用ボウルを出る前に濃度を増加させる。出力の位置（高さ）および断面積は、約２ｇｐｍ～約４ｇｐｍの流れが入口ノズルに通されるとき、溶液がブリケット／タブレット内まで上昇するようになっている。流れが終了させられるとき、溶液は、グリッドの頂より下に下がり、それによって、化学品を水の外に保ち、溶解プロセスを止める。そのような特徴は、一貫した高い塩素濃度（約０．８％）を維持し、ブリケット／タブレットのマッシングを防止する。
グリッドの底面は、尖っており、それは、グリッドの頂上に乗ったブリケット／タブレットの方に水がより自由に流れることを可能にし、それによって、ノズル外への流れからのブリケットへの衝撃を増進する。対照的に、平坦な面は、ブリケット／タブレットに向かう水の流れの衝撃を減退させるであろう。加えて、グリッド内の穴が、ノズルのホーン直上に存在している。穴は、ノズルからの大量の流れがグリッドからのいかなる偏向によっても妨げられることなくベッド内に入り込むことを可能にする。これは、穴を伴わずに到達されるであろう濃度より高い濃度の溶液をもたらす。グリッドは、約１／４インチの開いた正方形パターンを有している。グリッドの頂および底は、尖っており、ビームは、楕円形形状を有している。グリッドの厚さは、各楕円形形状のグリッドビームの底の点から頂の点までを測定して、約１／２インチである。ある実施形態では、ビームおよびグリッドは、射出成形によって生成される。
約１／４インチの正方形の開口部は、化学品の固形物がとるに足らない程度に小さくなるまでグリッド上方で固形の化学品の破片を保持しつつ、グリッドを通る十分な流れを可能にする。化学品の固形物が大きすぎ、ノズルが位置する溶解用ボウルの底にそれが落下した場合、ノズルは、塞がれ得る。具体的には、破片が大きすぎた場合、ノズルは、エントレインメント特徴が塞がれたことに起因する減退させられた流れを経験し、それによって、タブレットの溶解速度およびシステム全体の塩素出力速度を低下させる。グリッドの構造要素間の約１／４インチの開いた正方形のグリッドパターンは、エントレインメントを妨げるのに充分な程度に大きなブリケットの断片がグリッドを通って溶解用ボウルの中に落下することを可能にすることなく最も高い濃度を提供する。
典型的に、ユーザは、水処理デバイスに化学物質を装填するとき、有害な化学品と接触している状態になる。例えば、従前の化学品供給装置では、化学物質の固形ブリケットまたはタブレットを供給装置に装填することは、浮遊した化学品の塵埃を生成する。カルキなどの水処理のために使用される化学品の吸入または他の接触は、目、肌、鼻および喉の重度の灼熱感および炎症を引き起こし得る。本発明は、浮遊した化学品の塵埃を防止する無塵特徴を提供し、それによって、化学品の塵埃の吸入を回避する。本発明は、バケット／ホッパー接合システムを使用したブリケット／タブレットの無塵装填特徴を提供する。化学物質を含むバケットの蓋は、除去され、ファンネルタイプの蓋と置換される。ファンネルタイプの蓋は、バケット上でファンネルをしっかりと保持する相互係止特徴を有している。ファンネルタイプの蓋がバケット上でしっかりと据え付けられると、バケットは、ホッパーまたは上部チャンバー上の雌の特徴上に持ち上げられ逆さにされることができる。そのような移行は、事実上、プロセス中、逃れる塵埃を伴わずにホッパー上へのバケットの設置を可能にする。バケットを回転させることは、ホッパー上でバケットを相互係止する。典型的に数分が経過した後、塵埃が供給装置内部で沈殿すると、バケットは、除去されることができる。別のオプションとして、バケットは、所定の場所に残され、上部チャンバーのための蓋としての役割を果たすことができる。第三のオプションは、追加の容量のためにバケットを使用することである。バケットが追加の容量のために使用されるとき、バケットは、ブリケット／タブレットでほぼ満杯のホッパーまたは上部チャンバー上に逆さにされる。ファンネルタイプの蓋は、ホッパー上に相互係止され、ホッパー内の化学物質の容量を５０ポンド近く増加させる。そのような特徴は、長い週末中など、メンテナンスオペレータが応じられないとき、望ましい。
本発明は、スケール沈着を回避する水処理デバイスを提供する。従前のカルキ壊食クロリネーターは、スケール沈着を被る。グリッド上のスケール壊食および供給装置内の不溶性微粒子の蓄積は、酸洗いと、固形物の機械的除去とを必要とするメンテナンス上の問題を引き起こす。しかしながら、本発明は、成形されたグリッドを提供することによってスケールの沈着を最小限にする。グリッドの頂における形状は、水平な表面積をほとんど伴わずに尖っており、水がグリッドの頂上に乗ることを防止し、表面が供給エピソード間に乾燥するとき、カルキのブリケット／タブレットを支持するグリッドの水平部分上に典型的に生み出されるスケールの沈着を最小限にする。
さらに、グリッドの厚さは、グリッドの底が水中に沈められ続けることを可能にする。いくつかの実施形態では、グリッドの厚さは、約１／２インチである。グリッドの底は沈められ続けているので、本発明は、スケールの層が典型的に沈着させられている間、供給エピソード間の乾燥プロセスを防止する。従って、本発明は、グリッドの底を比較的にスケールの蓄積のない状態に保つ。
グリッドは、任意のブリケットもしくはタブレット、またはそれらの一部によって出口が詰まることからも保護し、それによって、一様で最適な流れが、溶解用ボウルを通って達成される。万一、依然としてどういうわけか出口が塞がれる場合、化学品供給装置がカルキ溶液を溢れさせることを妨げる一連のオーバーフロー用穴が、溶解用ボウル内に存在している。ある実施形態では、溶解用ボウルは、約８個のオーバーフロー用穴を備えている。
さらに、本発明のデバイスは、デバイスまたはシステム内の閉塞を引き起こし得る固形物の蓄積を回避するように設計されている。溶解用ボウルの出口流れは、供給装置に関する出口ポートの近くに落下するように向けられ、供給装置のベースからの固形物の除去を増進する。重力が、ベース内の溶液を攪拌するために必要とされるエネルギーを補給するために使用され、それによって、粒子が出口流れと共により容易に除去されることができるように粒子を懸濁する。供給装置のベースは、輪郭をつけられており、ベースは、マグドライブ再循環ポンプによって生じさせられた流れに基づいて、新鮮なプールの水または供給装置内の再循環させられた溶液のいずれかによって補給される攪拌流れと組み合わされるとき、固形物の懸濁を促進する。投与ポンプまたはベンチュリのいずれかを使用してベースタンクから塩化溶液が排除されるとき、固形物の懸濁は、固形物の除去を可能にする。入口の設置または流れを再循環させることは、ベースの輪郭と併せて、固形物の流れをタンクの中心部分に向けるように働く。タンクの中心部分では、固形物は、地方自治体設計の実施形態などにおけるように、再循環システムを通して引き寄せられるか、またはプール環境などにおけるように、出口バルブに向けられる。
ある実施形態では、塩化石灰によって作られる次亜塩素酸カルシウムが、供給装置内で使用される塩素のタイプである。プロセスは、約６８～７２％の純度の次亜塩素酸カルシウムを生み出す。他の約３０％は、不活性塩、ほとんどはカルシウムからなり、約３％は、不溶性に近い炭酸カルシウムまたは白亜である。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、塩化溶液と共にボウル外に流れるために懸濁されたままにされなくてはならない。壁の傾斜を含み、中央にノズルを有するボウルの形状は、不溶性粒子のノズルへの移動を促進し、最も激しい溶液の攪拌が、不溶性物質を懸濁状態に保つ。ノズルのオリフィスを通る入口流れは、ノズルのホーンを通る高速度のストリームを生成する。高速度のストリームは、ボウル内の周囲の流体をストリーム内へと引き寄せる低圧を生成し、それによって、ホーンを通る全体流れを約３～４倍増加させる。増加は、約３ｇｐｍの入口流れがノズルのホーンを通る約９～１２ｇｐｍの流れを生成する全体流れである。そのエントレインメント特徴は、本発明において使用され、供給装置の溶解用ボウルからの除去のために固形物を懸濁する。
加えて、本発明は、従前の化学品供給デバイスのために必要とされるメンテナンスの量を低減させる。固形粒子の再循環ポンプの入り口への方向は、粒子が再循環ポンプを通過するとき、粉砕などによって粒子のサイズを低減させる追加の利点を有し、より小さな粒子のより容易な懸濁を可能にする。粒子が懸濁状態にあり続ける場合、粒子は、出口流れによって供給装置から除去される。研究は、約８００ミクロンの直径より大きな粒子は攪拌で懸濁し続けることが難しいことを示している。粒子は、供給装置内部に保たれ、物理的な除去を伴う供給装置のメンテナンスを必要とする。
本発明では、新鮮なプールの水の攪拌は、出口流れによる除去のために粒子を懸濁状態に持ち上げるように向けられた非常に高いパルス流れを使用しており、それは、従前のシステムにおいて使用される、より低い流れの連続洗浄システムとは全く対照的である。パルス流れは、供給装置のベースタンクから微粒子を懸濁または洗浄するために必要とされるエネルギーを提供している間、出口流れの容量を圧倒することを回避することが必要とされる。
一局面では、本発明は、化学溶液を調製するための装置を対象としている。装置は、下部チャンバーおよび上部チャンバーを備えたハウジングを備えている。溶解用ボウルが、下部チャンバーと上部チャンバーとの接合部分に配置され、溶解用ボウルは、上部チャンバーから化学物質を受け取るために上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている。グリッドが、溶解用ボウル内に置かれ、溶解用ボウルの頂縁部分と閉じた底部分との間に配置され、グリッドは、グリッドの頂面上で固形の未溶解化学物質を支持し、溶解用ボウルの少なくとも底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する。ノズルが、溶解用ボウル内に置かれ、底部分に近接して位置付けられ、ノズルは、溶解用ボウルの中に、かつグリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的にノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こす。
グリッドは、一般的に、互いに対して配置されたビームの第一の組とビームの第二の組とを含むビームの枠組みを備えている。第一の組および第二の組における各ビームは、実質的に楕円形の断面形状を含む。例えば、各ビームは、２つの対向する弓状側壁を含み、弓状側壁は、各側壁のそれぞれの上端および底端で互いに１つに収束し、ビームの対応する頂面および底面を形成している。ビームの第一の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向に向けられており、ビームの第二の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向と垂直な第二の方向に向けられる。従って、ビームの第一の組および第二の組は、互いを横断しており、それによって、それらの間に画定された複数の正方形形状の開口部を形成している。複数の正方形形状の開口部は、流体がそれを通って流れることを可能にし、それによって、グリッド上で支持された化学物質と接触する。他の実施形態では、数例を挙げるとダイアモンド、長方形および三角形などの、開口部に関する他の形状を形成するようにビームが配置され得ることが、留意されるべきである。
グリッドは、ノズルと実質的に整列させられた中心開口部を含み、中心開口部は、グリッド部分を通したノズルからの妨げられない流体流れを可能にする。従って、いくつかの実施形態では、ノズルは、溶解用ボウル内の中心に位置付けられる。ノズルと整列させられた中心開口部を提供することによって、ノズルからの流体は、一般的に、何にも邪魔されずにグリッドを通過し得、それによって、水の化学物質との攪拌を増加させ得る。ノズルは、一般的に、エダクターを含み得、エダクターは、グリッドに向かい、溶解用ボウルの底部分から離れる方向に流体を排出するように向けられ得る。
溶解用ボウルは、頂縁部分のまわりに配置された複数の装置を含み得る。複数の装置は、下部チャンバーと連通しており、流体のオーバーフローが溶解用ボウルから下部チャンバーに通過することを可能にする。従って、装置は、流体のオーバーフローを制御すること、および潜在的な溢出を防止することを可能にする。
いくつかの実施形態では、上部チャンバーは、ハウジングおよび溶解用ボウル内への化学物質の装填のための開口部を含む。開口部は、化学物質を含む別個のバケット部材の対応する接続部品と係合するように構成された接続部品を備えている。上部チャンバーの開口部とバケット部材との接続部品は、バケット部材を上部チャンバーに解放可能に結合するように構成された相互係止の係合部品を備えている。バケット部材は、それに結合された蓋を備え、蓋は、ファンネル形状の本体を備え、ファンネル形状の本体は、バケット部材の開口端に直接結合されたより広い第一の端から、より狭い第二の端まで、直径において先細りしており、第二の端は、第一の端からある距離に、バケット部材から離れて位置付けられる。
いくつかの実施形態では、溶解用ボウルは、溶解用ボウルの側壁の一部に沿って、グリッドに近接して提供された出口を備え、出口は、下部チャンバーと流体連通しており、化学溶液が溶解用ボウルから下部チャンバーが溶解用ボウルから下部チャンバーの中に流れることを可能にする。出口は、少なくともグリッドの底面と実質的に整列させられており、ノズルからの流体流れが終了すると、溶解用ボウル内に保たれた流体の沈殿量が、グリッドの底面と接触し続けながらグリッドの頂面より下に落下する。溶解用ボウルからの出口流れは、装置の化学溶液出口ポートの近くの下部チャンバーの中に落下するように向けられる。下部チャンバーは、輪郭をつけられたベースを備え、輪郭をつけられたベースは、輪郭をつけられたベースの中心に画定された低い部分を有している。下部チャンバーに提供された入口流れが、輪郭をつけられたベースとの組み合わせにおいて、化学溶液内に含まれる任意の固形の未溶解化学物質の流れを輪郭をつけられたベースの低い部分に向けるように機能し、それによって、固形の未溶解化学物質を化学溶液から、装置の出口ポートから離れるように除去する。
ある実施形態では、化学溶液を調製するためのシステムが、提供される。システムは、化学品供給装置と、水様流体を化学品供給装置の中に圧送するためのポンプと、化学品供給装置およびポンプと通信可能に結合された制御装置とを備え、制御装置は、ポンプと化学品供給装置を通る流体流れとを制御するように構成されている。化学品供給装置は、溶解用ボウルを備え、溶解用ボウルは、ハウジング内に配置され、上部チャンバーから化学物質を受け取るために上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている。グリッドが、溶解用ボウル内に置かれ、頂縁部分と溶解用ボウルの閉じた底部分との間に配置され、グリッドは、グリッドの頂面上で固形の未溶解化学物質を支持し、溶解用ボウルの少なくとも底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する。ノズルが、溶解用ボウル内に置かれ、底部分に近接して位置付けられ、ノズルは、溶解用ボウルの中に、かつグリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的にノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こす。
制御装置は、化学品供給装置を通るパルス流れを提供する。ノズルからの流体流れのパルスは、流体レベルがグリッドの頂面より上に上昇することを引き起こす。ノズルからの流体流れのパルスを止めることは、流体レベルがグリッドの頂面より下に下がることを引き起こす。
いくつかの実施形態では、システムは、化学品供給装置内の流体および物質を再循環させ、固形の化学物質の粒子サイズを低減させる再循環ポンプをさらに備えている。化学物質は、次亜塩素酸カルシウムである。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
化学溶液を調製するための装置であって、該装置は、
下部チャンバーおよび上部チャンバーを備えたハウジングと、
該下部チャンバーと該上部チャンバーとの接合部分に配置された溶解用ボウルであって、該溶解用ボウルは、該上部チャンバーから化学物質を受け取るために該上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている、溶解用ボウルと、
該溶解用ボウル内に置かれたグリッドであって、該グリッドは、該溶解用ボウルの該頂縁部分と該閉じた底部分との間に配置され、該グリッドは、該グリッドの頂面上で固形の未溶解化学物質を支持し、該溶解用ボウルの少なくとも該底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する、グリッドと、
該溶解用ボウル内に置かれたノズルと
を備え、
該ノズルは、該底部分に近接して位置付けられ、該ノズルは、該溶解用ボウルの中に、かつ該グリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的に該ノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こす、
装置。
（項目２）
前記溶解用ボウルは、前記頂縁部分のまわりに配置された複数の孔を備えている、項目１に記載の装置。
（項目３）
前記複数の孔は、前記下部チャンバーと連通しており、流体のオーバーフローが前記溶解用ボウルから該下部チャンバーに通過することを可能にする、項目２に記載の装置。
（項目４）
前記グリッドは、互いに対して配置されたビームの第一の組とビームの第二の組との枠組みを備え、該第一の組および該第二の組における各ビームは、実質的に楕円形の断面形状を含む、項目１に記載の装置。
（項目５）
各ビームは、２つの対向する弓状側壁を備え、該２つの対向する弓状側壁は、各側壁のそれぞれの頂端および底端で互いに１つに収束し、該ビームの対応する頂面および底面を形成している、項目４に記載の装置。
（項目６）
前記ビームの第一の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向に向けられており、前記ビームの第二の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、該第一の方向と垂直な第二の方向に向けられている、項目４に記載の装置。
（項目７）
前記ビームの第一の組および前記ビームの第二の組は、互いを横断している、項目６に記載の装置。
（項目８）
前記グリッドは、前記ビームの第一の組と前記ビームの第二の組との間に画定された複数の正方形形状の開口部を備え、該複数の正方形形状の開口部は、流体が該複数の正方形形状の開口部を通って流れることを可能にする、項目７に記載の装置。
（項目９）
前記グリッドは、前記ノズルと実質的に整列させられた中心開口部を備え、該中心開口部は、該グリッドを通した該ノズルからの妨げられない流体流れを可能にする、項目１に記載の装置。
（項目１０）
前記ノズルは、前記溶解用ボウル内の中心に位置付けられている、項目９に記載の装置。
（項目１１）
前記ノズルは、エダクターを備え、該エダクターは、前記グリッドに向かい、前記溶解用ボウルの前記底部分から離れる方向に流体を排出するように向けられている、項目１に記載の装置。
（項目１２）
前記上部チャンバーは、前記ハウジングおよび前記溶解用ボウルの中への化学物質の装填のための開口部を含む、項目１に記載の装置。
（項目１３）
前記開口部は、化学物質を含む別個のバケット部材の対応する接続部品と係合するように構成された接続部品を備えている、項目１２に記載の装置。
（項目１４）
前記上部チャンバーの前記開口部と前記バケット部材との接続部品は、該バケット部材を該上部チャンバーに解放可能に結合するように構成された相互係止の係合部品を備えている、項目１３に記載の装置。
（項目１５）
前記バケット部材は、該バケット部材に結合された蓋を備え、該蓋は、ファンネル形状の本体を備え、該ファンネル形状の本体は、該バケット部材の開口端に直接結合されたより広い第一の端から、より狭い第二の端まで、直径において先細りしており、該第二の端は、該第一の端からある距離に、該バケット部材から離れて位置付けられている、項目１３に記載の装置。
（項目１６）
緊急遮断バルブをさらに備えている、項目１に記載の装置。
（項目１７）
前記溶解用ボウルは、該溶解用ボウルの側壁の一部に沿って、前記グリッドに近接して提供された出口を備え、該出口は、前記下部チャンバーと流体連通しており、化学物質が該溶解用ボウルから該下部チャンバーの中に流れることを可能にする、項目１に記載の装置。
（項目１８）
前記出口は、少なくとも前記グリッドの底面と実質的に整列させられており、前記ノズルからの流体流れが終了すると、前記溶解用ボウル内に保たれた流体の沈殿量が、該グリッドの該底面と接触し続けながら該グリッドの前記頂面より下に落下する、項目１７に記載の装置。
（項目１９）
前記溶解用ボウルからの出口流れは、前記装置の化学溶液出口ポートの近くの前記下部チャンバーの中に落下するように向けられている、項目１７に記載の装置。
（項目２０）
前記下部チャンバーは、輪郭をつけられたベースを備え、該輪郭をつけられたベースは、該輪郭をつけられたベースの中心に画定された低い部分を有している、項目１９に記載の装置。
（項目２１）
前記下部チャンバーに提供された入口流れが、前記輪郭をつけられたベースとの組み合わせにおいて、化学溶液内に含まれる任意の固形の未溶解化学物質の流れを該輪郭をつけられたベースの前記低い部分に向けるように機能し、それによって、該固形の未溶解化学物質を該化学溶液から、前記装置の前記出口から離れるように除去する、項目２０に記載の装置。
（項目２２）
前記化学物質は、次亜塩素酸カルシウムである、項目１に記載の装置。
（項目２３）
化学溶液を調製するためのシステムであって、該システムは、
化学品供給装置であって、該化学品供給装置は、
ハウジング内に配置された溶解用ボウルであって、該溶解用ボウルは、上部チャンバーから化学物質を受け取るために該上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている、溶解用ボウルと、
該溶解用ボウル内に置かれたグリッドであって、該グリッドは、該頂縁部分と該溶解用ボウルの該閉じた底部分との間に配置され、該グリッドは、該グリッドの頂面上で固形の未溶解化学物質を支持し、該溶解用ボウルの少なくとも該底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する、グリッドと、
該溶解用ボウル内に置かれたノズルと
を備え、
該ノズルは、該底部分に近接して位置付けられ、該ノズルは、該溶解用ボウルの中に、かつ該グリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的に該ノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こす、
化学品供給装置と、
水様流体を該化学品供給装置の中に圧送するためのポンプと、
該化学品供給装置および該ポンプと通信可能に結合された制御装置と
を備え、
該制御装置は、該ポンプと該化学品供給装置を通る流体流れとを制御するように構成されている、
システム。
（項目２４）
前記制御装置は、前記化学品供給装置を通るパルス流れを提供する、項目２３に記載のシステム。
（項目２５）
前記ノズルからの流体流れのパルスは、流体レベルが前記グリッドの頂面より上に上昇することを引き起こす、項目２４に記載のシステム。
（項目２６）
前記ノズルからの流体流れの前記パルスを止めることは、前記流体レベルが前記グリッドの前記頂面より下に下がることを引き起こす、項目２５に記載のシステム。
（項目２７）
前記化学品供給装置内の流体および物質を再循環させ、固形の化学物質の粒子サイズを低減させる再循環ポンプをさらに備えている、項目２３に記載のシステム。
（項目２８）
前記化学物質は、次亜塩素酸カルシウムである、項目２３に記載のシステム。
図１は、水処理デバイスの実施形態の正面図を示している。
図２は、水処理デバイスの実施形態の斜視図を示している。
図３は、水処理デバイスの実施形態の断面図を示している。
図４は、水処理デバイスの実施形態の断面図を示している。
図５は、水処理デバイスの実施形態の組み立てを示している。
図６は、水処理デバイスの実施形態に従った上部チャンバーの組み立てを示している。
図７は、水処理デバイスの実施形態に従った溶解用ボウルの組み立てを示している。
図８は、グリッドの実施形態の上面図を示している。
図９は、グリッドの実施形態の側面の切り欠き図を示している。
図１０は、グリッドの実施形態の切り欠き図を示している。
図１１は、ノズルの実施形態の正面図を示している。
図１２は、ノズルの実施形態の斜視図を示している。
図１３は、無塵ファンネルでキャップされたバケットの実施形態の組み立てを示している。
図１４は、化学物質のバケットに結合されたファンネルの実施形態を示している。
図１５は、化学物質のバケットを水処理デバイスに結合する実施形態を示している。
図１６は、本発明に従ったシステムの実施形態を示している。
（詳細な説明）
概観として、本発明は、化学溶液を調製するためのデバイスおよびそれに関連するシステムを対象としている。本発明のデバイスおよびシステムは、化学物質を水様流体（すなわち多くの場合、水）と混合することによって化学溶液を調製し、処理を受けている水にその化学溶液を提供するので、本発明は、水処理に対して有用である。ある実施形態では、化学物質は、カルキとしても知られる次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＯＣｌ）２）である。しかしながら、任意の化学物質が使用され得ることが、留意されるべきである。しばしば、カルキは、ブリケットまたはタブレットのような固形の形態で提供される。本発明のデバイスは、ブリケットまたはタブレットを溶解し、水処理のための化学溶液を調製する。従って、デバイスは、本明細書内で、例えば壊食供給装置または化学品供給装置と称され得る。本発明の壊食供給装置のデバイスは、商業スイミングプールの塩素消毒、地方自治体の飲用水の塩素消毒、農業用水の塩素消毒、および工業用水の塩素消毒に対して具体的に有用であり得る。
図１および図２は、本開示と整合的な水処理デバイス１００の実施形態の正面図および斜視図を示している。デバイス１００は、下部チャンバー１２０および上部チャンバー１３０を含むハウジング１１５を含む。示されているように、タブレットなどの化学物質を装填されたバケット１０５が、上部チャンバー１３０の開口部１３５に結合され、そして、上部チャンバー１３０を化学品タブレットで満たす。上部チャンバー１３０は、蓋１２５をさらに含み得る。従って、化学物質をバケット１０５から上部チャンバー１３０に移すと、バケット１０５は、除去され得、蓋１２５は、開口部１３５およびその中の化学品タブレットを覆うように開口部１３５上で閉じられ得る。
図３および図４は、水処理デバイス３００、４００の実施形態の断面図を示している。図３では、上部チャンバー３２０またはホッパーに対する蓋３１５は、閉じられている。図４では、上部チャンバー４２０に対する蓋４１５は、開いており、化学物質のためのバケット４９５は、上部チャンバー４２０の開口部４８５に結合されたファンネル蓋４９０を有している。ハウジング３１０、４１０は、下部チャンバー３５０、４５０および上部チャンバー３２０、４２０を備えている。溶解用ボウル３２５、４２５が、下部チャンバー３５０、４５０と上部チャンバー３２０、４２０との接合部分に配置される。溶解用ボウル３２５、４２５は、上部チャンバー３２０、４２０から化学物質を受け取るために上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分３２７と閉じた底部分３２９とを備えている。
グリッド部材３３０、４３０が、溶解用ボウル３２５、４２５内に置かれ、溶解用ボウル３２５、４２５の頂縁部分３２７と閉じた底部分３２９との間に配置される。示されているように、グリッド部材３３０、４３０は、一般的に、バケットの形態をとっており、ベースから延びている（外形が環状の）連続した側壁を含み、グリッドが、開口端の方に形成されている。グリッド部材３３０、４３０は、ネスティング配置において溶解用ボウル３２５、４２５内に収まるように形状および／またはサイズを決定され、（グリッド部材３３０、４３０のベースにおける）グリッド部分は、溶解用ボウル３２５、４２５内で静止し、溶解用ボウル３２５の底部分３２９から距離を保たれている。グリッド部材３３０、４３０は、その頂面上で（特定のサイズおよび／または寸法の）固形の未溶解化学物質を支持し、溶解用ボウル３２５、４２５の少なくとも底部分３２９からの化学物質の物理的分離を維持するように構成されている。示されているように、グリッド部材３３０のベースにおけるグリッド部分は、ノズル３３５、４３５と実質的に整列させられた中心開口部３３３を備え、中心開口部３３３は、グリッド部分を通したノズル３３５、４３５からの妨げられない流体流れを可能にする。
ノズル３３５、４３５は、溶解用ボウル３２５、４２５内に置かれ、底部分に近接して位置付けられる。ノズル３３５、４３５は、溶解用ボウル３２５、４２５の中に、かつグリッド部分の方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的にノズル３３５、４３５からの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こす。ノズル３３５、４３５は、溶解用ボウル３２５、４２５内の中心に位置付けられる。いくつかの例では、ノズル３３５、４３５は、エダクターを備え、エダクターは、グリッド部材３３０、４３０に向かい、溶解用ボウル３２９の底部分から離れる方向に流体を排出するように向けられる。
いくつかの例では、特に、圧力が蓄積し、潜在的に危険な状況を引き起こし得る場合、ノズル３３５、４３５からの流体流れを可能な限り速やかに停止し、デバイス３００、４００の潜在的な損傷を回避することが必要とされ得る。従って、デバイス４００は、ノズル３３５、４３５、およびデバイス３００、４００の他の流体流れの構成要素の即時停止を提供するための緊急遮断バルブ４６５をさらに備えている。
上部チャンバー４２０は、ハウジング４１０内への化学物質の装填、具体的には上部チャンバー４２０内およびさらに溶解用ボウル４２５内への化学物質の装填のための開口部４８５を含む。溶解用ボウル３２５は、溶解用ボウル３２５の側壁の一部に沿って、グリッド部材３３０のベースにおけるグリッド部分に近接して提供された出口３７５を備えている。示されているように、出口３７５は、一般的に下部チャンバー３５０と流体連通しており、化学溶液が溶解用ボウル３２５から下部チャンバー３５０、４５０内に流れることを可能にする。出口３７５は、少なくともグリッド部分の底面と実質的に整列させられており、ノズル３３５、４３５からの流体流れが終了すると、溶解用ボウル３２５、４２５内に保たれた流体の沈殿量が、グリッド部分の底面と接触し続けながらグリッド部分の頂面より下に落下する。溶解用ボウル３２５、４２５からの出口流れ３７０は、装置の化学溶液出口ポートの近くの下部チャンバー３５０、４５０の中に落下するように向けられる。下部チャンバー３５０は、輪郭をつけられたベース３５５、４５５を備え、輪郭をつけられたベース３５５、４５５は、輪郭をつけられたベース３５５の中心に画定された低い部分３５７を有している。下部チャンバー３５０、４５０に提供される入口流れは、輪郭をつけられたベース３５５との組み合わせにおいて、化学溶液内に含まれる任意の固形の未溶解化学物質の流れを輪郭をつけられたベース３５５、４５５の低い部分３５７に向けるように機能し、それによって、固形の未溶解化学物質を化学溶液から、装置の出口ポートから離れるように除去する。
図５は、水処理デバイス５００の組み立ての分解図を示している。化学物質を含むバケット５０５は、逆さにされている。ファンネル蓋５１０は、バケット５０５に解放可能に結合される。ファンネル蓋５１０は、上部チャンバー５２５の開口部５３５と相互係止する相互係止特徴を備えている。上部チャンバー５２５は、下部チャンバー５２０に取り付けられる。図６は、本発明の水処理デバイスの上部チャンバー６００の組み立ての分解図を示している。溶解用ボウル６２０は、上部チャンバー６２５内に置かれる。上部チャンバー６２５に関する蓋６１０は、上部チャンバー６２５の頂に配置される。蓋６１０は、化学物質を上部チャンバー６２５内に装填するための開口部６１５を有している。
図７は、溶解用ボウル７２５の組み立てを示している。溶解用ボウル７２５は、頂縁部分７３０のまわりに配置された複数の孔７２０を有している。複数の孔７２０は、下部チャンバーと連通しており、流体のオーバーフローが溶解用ボウル７２５から下部チャンバーに通過することを可能にする。グリッド部材７１０は、溶解用ボウル内に置かれる。グリッド部材７１０は、ノズル７１５と実質的に整列させられた中心開口部を備え、グリッド７１０を通したノズル７１５からの妨げられない流体流れを可能にする。ノズル７１５は、溶解用ボウル７２５内に置かれ、溶解用ボウル７２５の底部分に近接して位置付けられる。ノズル７１５は、溶解用ボウル７２５の中に、かつグリッド部材７１０のベースにおけるグリッド部分の方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解することを引き起こし、少なくとも部分的にノズル７１５からの流体流れに基づいて水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成する。ノズル７１５は、溶解用ボウル７２５内の中心に位置付けられる。
図８は、本開示と整合的なグリッド部材の実施形態を上から見た平面図である。図９および図１０は、部分的にグリッド部材の断面である、グリッド部分を形成しているビームの形状を図示した側面図および斜視図である。グリッド部分９００は、互いに対して配置されたビームの第一の組とビームの第二の組との枠組みを備え、第一の組および第二の組における各ビーム９５０は、実質的に楕円形の断面形状を含む。各ビーム９５０は、２つの対向する弓状側壁９６０、９６５を備え、弓状側壁９６０、９６５は、各側壁のそれぞれの上端９２０および底端９３０で互いに１つに収束し、ビーム９５０の対応する頂面９１０および底面９４０を形成している。ビームの第一の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向９７０に向けられており、ビームの第二の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向と垂直な第二の方向９８０に向けられる。ビームの第一の組および第二の組は、互いを横断しており、それによって、グリッドを形成している。示されているように、グリッド部分は、ビームの第一の組と第二の組との間に画定された複数の正方形形状の開口部９９０を備え、複数の正方形形状の開口部９９０は、流体がそれを通って流れることを可能にする。好ましい実施形態では、複数の開口部内の各正方形形状の開口部９９０は、１／４平方インチである。グリッド部分９００は、ノズルと実質的に整列させられた中心開口部９９５を備え、中心開口部９９５は、グリッド部分９００を通したノズルからの妨げられない流体流れを可能にする。
図１１および図１２は、本発明において使用され得るノズルの実施形態の正面図および斜視図を示している。任意の好適なノズルが、本発明において使用され得る。いくつかの実施形態では、ノズルは、ベンチュリ効果を生成するための流体取り入れポートを有するエダクターであり、それによって、内部チャンバー内の流体をエダクター内に引き込む。エダクターノズルは、典型的に、流体を運動状態に保つためにタンク内の流体の表面下に位置付けられる。沈降または液体の分離が発生しないことを確実にするために、タンク内の液体は、エダクターを通って循環させられる。エダクターは、ノズルを通って圧送される流体に加えて、周囲の流体が引き込まれ、移動させられることを可能にするノズルケーシングの後ろに間隙を有し、それによって、圧送される流体の約５倍の量がエダクターによって移動させられることを可能にする。任意の好適なエダクターが、本発明において使用され得る。例えば、ＳＮＰ、Ｓｐｒａｙ Ｎｏｚｚｌｅ Ｐｅｏｐｌｅ（Ｂｅｔｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ、英国）によって製造されたエダクター。
従って、デバイス３００、４００は、従前の化学品供給装置とは対照的に、理想的な塩素濃度を生み出すように設計されている。例えば、カルキ壊食クロリネーターなどの従前の化学品供給装置は、一般的に低い濃度の溶液を生み出し、そして、化学品供給装置から水補給／フィルタシステム（すなわちプールなど）内全体に大量の低い濃度の溶液を除去するために遠心ポンプの使用を必要とする。ポンプを通過する塩素濃度は、短期間でポンプの故障を引き起こし得る。従前のシステムおよびデバイスとは対照的に、より高い濃度の塩素が、デバイス３００、４００によって生み出され、ポンプおよびベンチュリ射出装置が、十分な量の調製された化学溶液をデバイスから除去するために使用され、それによって、例えば大きな商業スイミングプールを処理する。
デバイス３００、４００内で使用されるノズルは、溶液のブリケット／タブレットとのより緊密な接触を引き起こすのに十分な程度に溶解用ボウル内の溶液を再循環させるエントレインメント特徴を含み、それによって、溶液が溶解用ボウルを出る前に濃度を増加させる。さらに、出口の位置（高さ）および断面積は、約２ｇｐｍ～約４ｇｐｍの流れが入口ノズルに通されるとき、溶液がブリケット／タブレットのベッド内まで上昇するようになっている。流れが終了させられるとき、溶液は、グリッド部分の頂より下に下がり、それによって、化学品を水の外に保ち、溶解プロセスを止める。そのような特徴は、一貫した高い塩素濃度（約０．８％）を維持し、ブリケット／タブレットのマッシングを防止する。
さらに、グリッドの底面は、尖っており、それは、グリッドの頂上に乗ったブリケット／タブレットの方に水がより自由に流れることを可能にし、それによって、ノズル外への流れからのブリケットへの衝撃を増進する。対照的に、平坦な面は、ブリケット／タブレットへの水の流れの衝撃を減退させるであろう。加えて、グリッド内の穴が、ノズルのホーン直上に存在している。穴は、ノズルからの大量の流れがグリッドからのいかなる偏向によっても妨げられることなくベッド内に入り込むことを可能にする。これは、穴を伴わずに到達されるであろう濃度より高い濃度の溶液をもたらす。グリッドは、約１／４インチの開いた正方形パターンを有している。グリッドの頂および底は、尖っており、ビームは、楕円形形状を有している。グリッドの厚さは、各楕円形形状のグリッドビームの底の点から頂の点までを測定して、約１／２インチである。ある実施形態では、ビームおよびグリッドは、射出成形によって生成される。
約１／４インチの正方形の開口部は、化学品の固形物がとるに足らない程度に小さくなるまでグリッド上方で固形の化学品の破片を保持しつつ、グリッドを通る十分な流れを可能にする。化学品の固形物が大きすぎ、ノズルが位置する溶解用ボウルの底にそれが落下した場合、ノズルは、塞がれ得る。具体的には、破片が大きすぎた場合、ノズルは、エントレインメント特徴が塞がれたことに起因する減退させられた流れを経験し、それによって、タブレットの溶解速度およびシステム全体の塩素出力速度を低下させる。グリッドの構造要素間の約１／４インチの開いた正方形のグリッドパターンは、エントレインメントを妨げるのに十分な程度に大きなブリケットの断片がグリッドを通って溶解用ボウルの中に落下することを可能にすることなく最も高い濃度を提供する。
本発明は、スケール沈着を回避する水処理デバイスを提供する。従前のカルキ壊食クロリネーターは、スケール沈着を被る。グリッド上のスケール壊食および供給装置内の不溶性微粒子の蓄積は、酸洗いおよび固形物の機械的除去を必要とするメンテナンス上の問題を引き起こす。しかしながら、本発明は、成形されたグリッドを提供することによってスケールの沈着を最小限にする。グリッドの頂における形状は、水平な表面積をほとんど伴わずに尖っており、水がグリッドの頂上に乗ることを防止し、表面が供給エピソード間に乾燥するとき、カルキのブリケット／タブレットを支持するグリッドの水平部分上に典型的に生み出されるスケールの沈着を最小限にする。
さらに、グリッドの厚さは、グリッドの底が水中に沈められ続けることを可能にする。いくつかの実施形態では、グリッドの厚さは、約１／２インチである。グリッドの底は沈められ続けているので、本発明は、供給エピソード間の乾燥プロセスを防止する（スケールの層は、典型的に、供給エピソード中に沈着させられる）。従って、本発明は、グリッドの底を比較的にスケールの蓄積のない状態に保つ。
グリッドは、任意のブリケットもしくはタブレット、またはそれらの一部によって出口が詰まることから保護することも行い、それによって、一様で最適な流れが、溶解用ボウルを通って達成される。出口が塞がれる場合、化学品供給装置がカルキ溶液を溢れさせることを妨げる一連のオーバーフロー用穴が、溶解用ボウル内に存在している。ある実施形態では、溶解用ボウルは、約８個のオーバーフロー用穴を備えている。
さらに、本発明のデバイスは、デバイスまたはシステム内の閉塞を引き起こし得る固形物の蓄積を回避するように設計されている。溶解用ボウルの出口流れは、供給装置に関する出口ポートの近くに落下するように向けられ、供給装置のベースからの固形物の除去を増進する。重力が、ベース内の溶液を攪拌するために必要とされるエネルギーを補給するために使用され、それによって、粒子が出口流れと共により容易に除去されることができるように粒子を懸濁する。供給装置のベースは、輪郭をつけられており、ベースは、マグドライブ再循環ポンプによって生じさせられた流れに基づいて、新鮮なプールの水または供給装置内の再循環させられた溶液のいずれかによって補給される攪拌流れと組み合わされるとき、固形物の懸濁を促進する。投与ポンプまたはベンチュリのいずれかを用いてベースタンクから塩化溶液が排除されるとき、固形物の懸濁は、固形物の除去を可能にする。入口の設置または流れを再循環させることは、ベースの輪郭と併せて、固形物の流れをタンクの中心部分に向けるように働く。タンクの中心部分では、固形物は、地方自治体設計の実施形態などにおけるように、再循環システムを通して引き寄せられるか、または、プール環境などにおけるように、出口バルブに向けられる。
ある実施形態では、塩化石灰によって作られる次亜塩素酸カルシウムが、供給装置内で使用される塩素のタイプである。プロセスは、約６８～７２％の純度の次亜塩素酸カルシウムを生み出す。他の約３０％は、不活性塩、ほとんどはカルシウムからなり、約３％は、不溶性に近い炭酸カルシウムまたは白亜である。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、塩化溶液と共にボウル外に流れるために懸濁されたままにされなくてはならない。壁の傾斜を含み、中央にノズルを有するボウルの形状は、不溶性粒子のノズルへの移動を促進し、最も激しい溶液の攪拌が、不溶性物質を懸濁状態に保つ。ノズルのオリフィスを通る入口流れは、ノズルのホーンを通る高速度のストリームを生成する。高速度のストリームは、ボウル内の周囲の流体をストリーム内へと引き寄せる低圧を生成し、それによって、ホーンを通る全体流れを約３～４倍増加させる。増加は、約３ｇｐｍの入口流れがノズルのホーンを通る約９～１２ｇｐｍの流れを生成する全体流れである。そのエントレインメント特徴は、本発明において使用され、供給装置の溶解用ボウルからの除去のために固形物を懸濁する。
加えて、本発明は、従前の化学品供給デバイスのために必要とされるメンテナンスの量を低減させる。固形粒子の再循環ポンプの入り口への方向は、粒子が再循環ポンプを通過するとき、粉砕などによって粒子のサイズを低減させる追加の利点を有し、より小さな粒子のより容易な懸濁を可能にする。粒子が懸濁状態にあり続ける場合、粒子は、出口流れによって供給装置から除去される。研究は、約８００ミクロンの直径より大きな粒子は攪拌で懸濁し続けることが難しいことを示している。粒子は、供給装置内部に保たれ、物理的な除去を伴う供給装置のメンテナンスを必要とする。
本発明では、新鮮なプールの水の攪拌は、出口流れによる除去のために粒子を懸濁状態に持ち上げるように向けられた非常に高いパルス流れを使用しており、それは、従前のシステムにおいて使用される、より低い流れの連続洗浄システムとは全く対照的である。パルス流れは、供給装置のベースタンクから微粒子を懸濁または洗浄するために必要とされるエネルギーを提供している間、出口流れの容量を圧倒することを回避することが必要とされる。
本開示の別の局面に従って、化学溶液を調製する方法は、上部チャンバーおよび下部チャンバーを有するハウジングを伴う化学品供給装置を提供することを含む。溶解用ボウルが、上部チャンバーと下部チャンバーとの接合部分に置かれる。溶解用ボウルは、その中の中心に置かれたグリッドを有している。ノズルは、グリッドに近接して置かれ、グリッドの方に水を鉛直上方に排出するように向けられる。
図１３は、無塵ファンネルでキャップされたバケットの実施形態の組み立てを示している。本発明のデバイスは、化学物質を含むバケット１２３０へのファンネル蓋またはキャップ１２１０の取り付けを可能にする。典型的に、ユーザは、水処理デバイスに化学物質を装填するとき、有害な化学品と接触している状態になる。例えば、従前の化学品供給装置では、化学物質の固形ブリケットまたはタブレットを供給装置に装填することは、浮遊した化学品の塵埃を生成する。次亜塩素酸カルシウム（カルキ）などの水処理のために使用される化学品の吸入または他の接触は、目、肌、鼻および喉の重度の灼熱感および炎症を引き起こし得る。
本発明では、ブリケット／タブレットの無塵装填は、バケット／ホッパー接合システムを使用して成し遂げられる。バケットの蓋は、除去され、据え付けられるとバケット上でファンネルをしっかりと保持する相互係止特徴を有するファンネルタイプの蓋と置換される。ファンネルがバケット上にしっかりと据え付けられると、バケットは、水冷却装置の装填プロセスと同様に、ホッパー上の雌の特徴上に持ち上げられ逆さにされることができる。そのような移行は、大抵の人によって成し遂げられることができ、事実上、プロセス中、逃れる塵埃を伴わずにホッパー上へのバケットの設置を可能にする。そして、バケットは、ホッパー上でバケットを相互係止するために、２０度の転換など時計回りに回転させられる。
数分が経過し、塵埃が供給装置内部で沈殿することを可能にした後、バケットは、除去されることができる。あるいは、バケットは、所定の場所に残され、供給装置の蓋としての役割を果たすことができる。ある実施形態では、バケットは、追加の容量のために使用されることができる。その例では、バケットは、ホッパー上で逆さにされ、ブリケット／タブレットのホッパーは、ほぼ満杯である。ファンネルは、ホッパー上に相互係止され、それによって、ホッパーの容量を５０ポンド近く増加させる。そのようなオプションは、操作者が誰も存在しない長い週末などの例において望ましくあり得る。
図１４は、化学物質のバケット１３３０に結合されたファンネル蓋１３１０の実施形態を示している。ファンネル蓋は、バケットの頂縁に解放可能に取り付けられるか、またはそれに解放可能に結合される。ファンネル蓋１３１０をバケット１３３０に取り付けるために、留め具またはラッチ１３２０が、使用され得る。ファンネル蓋１３１０をバケット１３３０に取り付けるために、ユーザは、留め具またはラッチ１３２０を係合する。ファンネル蓋１３１０を解放するために、ユーザは、ラッチまたは留め具１３２０を係合解除する。留め具またはラッチ１３２０を押し下げながら同時にファンネル蓋１３１０を反時計回りに回転させ、ファンネル蓋１３１０をバケット１３３０から除去するなど、留め具、ラッチ、レバーまたは他の相互係止特徴１３２０は、特徴１３２０上に故意に手を置くことを必要とする。本発明のそのような特徴は、安全性の理由のために提供され、それによって、バケット１３３０がホッパー上で逆さにされ、ブリケットまたはタブレットで満杯であるときのバケット１３３０からのファンネル蓋１３１０の不注意による除去を防止する。本発明のある実施形態では、バケット１３３０が定置されており、ファンネル蓋１３１０がバケット１３３０の頂縁上に時計回りに回転させられている間、ファンネル蓋１３１０は、バケット１３３０に固定されている。留め具またはラッチ１３２０は、角度付けられた戻り止めまたは歯などの特徴を有し、戻り止めまたは歯などの特徴は、ファンネル蓋１３１０が時計回りの回転でバケット１３３０上にねじ式で留められることを可能にする。ファンネル蓋１３１０は、ラッチ１３２０を押し下げ、バケット１３３０から外れるように反時計回りにファンネル１３１０を回転させることによって、定置されたバケット１３３０から除去される。
上部チャンバーは、ハウジングおよび溶解用ボウルの中への化学物質の装填のための開口部を含む。開口部は、化学物質を含む別個のバケット部材の対応する接続部品と係合するように構成された接続部品を備えている。上部チャンバーの開口部とバケット部材との接続部品は、バケット部材を上部チャンバーに解放可能に結合するように構成された相互係止の係合部品を備えている。バケット部材は、それに結合された蓋を備え、蓋は、ファンネル形状の本体を備え、ファンネル形状の本体は、バケット部材の開口端に直接結合されたより広い第一の端から、より狭い第二の端まで、直径において先細りしており、第二の端は、第一の端からある距離に、化学物質を含むバケットのためのファンネル蓋と相互係止したバケット部材から離れて位置付けられる。
図１５は、化学物質のバケットを水処理デバイスに結合する実施形態を示している。ファンネル蓋は、バケットが上部チャンバーに取り付けられることを可能にする。上部チャンバーの蓋は、開かれている。ファンネルでキャップされたバケットは、逆さにされ、上部チャンバーの頂における開口部に設置される。ファンネルでキャップされたバケットを時計回りの方向に回転させることは、ファンネルでキャップされたバケットを上部チャンバーと相互係止する。ファンネルでキャップされたバケットを反時計回りの方向に回転させることは、ファンネルでキャップされたバケットを上部チャンバーから解放する。
図１６は、本発明に従ったシステムの実施形態を示している。システム１５００は、化学品供給装置１５１０と、制御装置１５２０と、ポンプ１５３０と、随意に、ベンチュリ１５４０とを備えている。ポンプ１３５０は、パイプを通って流体を圧送するために使用される。流体は、パイプ内のポンプ１５３０から、ベンチュリバルブまたはポンプなどのパイプ内のベンチュリ特徴１５４０に流れ、ベンチュリバルブまたはポンプなどのパイプ内のベンチュリ特徴１５４０は、チューブを通って流れる流体の流れ特性を変動させる狭窄を生成する。流体は、パイプを通ってポンプ１５３０から化学品供給装置１５１０にも流れ得る。化学品供給装置１５１０を通って流れる流体は、処理され、処理された水は、化学品供給装置１５１０からベンチュリ１５４０に出力され、化学処理された水を提供するためにパイプを通って進み続ける。
ブースターポンプなどのポンプ１５３０によって生成された高圧からの化学品供給装置内への流れは、それが化学品供給装置１５１０に入るとき、２つのストリームに分割される。１つのストリームは、塩素溶液を作るノズル（単数または複数）への流れを制御するソレノイドに水を送る。第二のストリームは、すすぎもしくは洗い流しまたは攪拌ノズルへの流れを制御するソレノイドに水を送る。プログラミングを通したソレノイドの電子制御を使用することによって、より高流量のより短いバーストが、より効率的に溶液を攪拌するために提供される。攪拌は、供給装置のベース外への塩素溶液の流れによる除去のために不溶性物質を懸濁状態に保つ。十分なヘッドスペースが、化学品供給装置の排出タンク内に作り出されており、ベンチュリによって生成された出口流れを圧倒し得る短い期間の高流量に適応する。持続時間は、３～５ｇｐｍの流量で１５秒から１分であろう。大半の供給システムのベンチュリは、３ｇｐｍの出口流れを生じさせる。従って、３ｇｐｍを超える任意の流れは、最終的に出口流れを圧倒し、タイマーによって制御されなければならない。タイマーを有しないことの帰結は、警報を鳴らし、ソレノイドを閉じることによって入口流れを終了させる高レベルスイッチを始動させること、または、流れがソレノイドに到達する前に入口流れを終了させる機械的オーバーフローバルブを係合させることであろう。そのような警報は、操作者を狼狽させるであろう。さらに、機械的バルブ係合は、入口流れがゆっくりとピンチオフされ、減退させられた塩素出力をもたらしたので、ユニットの不十分なパフォーマンスにつながるであろう。
ポンプ１５３０は、制御装置１５２０に通信可能に結合される。制御装置１５２０は、化学品供給装置１５１０に通信可能に結合される。制御装置１５２０は、化学品供給装置の上流および下流の塩素レベルを示すセンサなどの、水処理システムの他の特徴にも通信可能に結合され得る。制御装置は、化学品供給装置への流体の流れを制御する。ある実施形態では、制御装置は、化学品供給装置を通るパルス流れを提供する。ノズルからの流体の流れは、下部チャンバー内の流体レベルがグリッドの頂面より上に上昇することを引き起こす。ノズルからの流体の流れを止めることは、下部チャンバー内の流体レベルがグリッドの頂面より下に下がることを引き起こす。いくつかの実施形態では、システムは、固形の化学物質の粒子サイズを低減させるための再循環ポンプをさらに備えている。
本明細書に記載のシステムを通した流体の移動の制御、ならびに様々なパラメータの監視および制御などの本明細書に記載の本開示の局面は、プロセッサ、例えばセントラルプロセッシングユニットまたは各デバイスがプロセスもしくは方法の少なくとも一部を実施するコンピューティングデバイスの任意の組み合わせなどを含むコンピュータまたはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの任意のタイプの制御装置またはコンピューティングデバイスを使用して実施されることができる。従って、本開示の方法は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリングまたはそれらの任意の組み合わせを使用して実施されることができる。分散させられ、機能の一部が異なる物理的位置（例えば一部屋内の化学品供給装置ならびに別の部屋内もしくは別個の建物内のホストワークステーション、例えば無線または有線接続を使用するもの）に実装されることを含め、機能を実装する特徴は、様々な位置に物理的に位置することもできる。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、携帯用デバイス、例えばスマートタブレット、スマートフォンまたはシステムのために生み出された専門デバイスを使用して実施され得る。例えば、コンピュータプログラムの実行のために好適なプロセッサは、例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両方ならびに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサを含む。一般的に、プロセッサは、読み取り専用メモリもしくはランダムアクセスメモリまたはその両方から命令およびデータを受信するであろう。コンピュータの要素は、命令を実行するためのプロセッサ、ならびに命令およびデータを格納するための１つ以上のメモリデバイスである。一般的に、コンピュータは、データを格納するための１つ以上の非一時的マスストレージデバイス、例えば磁気、磁気光学もしくは光学ディスクも含むか、または、それらからデータを受信するかもしくはそれらにデータを移すか、もしくはその両方を行うように動作可能に結合されるであろう。いくつかの実施形態では、システム上のセンサは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介してプロセスデータをインキュベータ外部に位置するセントラルデータコレクションユニットに送る。いくつかの実施形態では、データは、物理的ストレージデバイスではなくクラウドに直接送られる。コンピュータプログラムの命令およびデータを具体化するために好適な情報キャリアは、例として半導体メモリデバイス（例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば内部ハードディスクもしくは取り外し可能なディスク）、磁気光学ディスク、ならびに光学ディスク（例えばＣＤおよびＤＶＤディスク）を含む非揮発性メモリの全ての形態を含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路構成によって補完されるか、またはそれに組み込まれることができる。
本明細書に記載の主題は、データ処理装置（例えばプログラマブルプロセッサ、コンピュータまたは複数のコンピュータ）による実行のために、またはそれの動作を制御するために情報キャリア内で（例えば非一時的コンピュータ読み取り可能媒体内で）明白に具体化された１つ以上のコンピュータプログラムなどの１つ以上のコンピュータプログラム製品として実装されることができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリ、マクロまたはコードとしても知られている）は、コンパイラ言語またはインタプリタ言語（例えばＣ、Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ）を含むプログラミング言語の任意の形態で書かれることができ、それは、スタンドアローンプログラムまたはモジュール、コンポーネント、サブルーチンまたはコンピューティング環境内での使用のために好適な他のユニットを含む任意の形態で配備されることができる。本発明のシステムおよび方法は、限定を伴わずにＣ、Ｃ＋＋、Ｐｅｒｌ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＡｃｔｉｖｅＸ、ＨＴＭＬ５、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃまたはＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）を含む、本技術分野において公知の任意の好適なプログラミング言語で書かれた命令を含むことができる。
本明細書全体を通して、「一実施形態」または「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載された具体的な特徴、構造または特性が少なくとも一実施形態に含まれることを意味している。そのため、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態では」または「ある実施形態では」というフレーズの出現は、必ずしもその全てが同じ実施形態を指していない。さらに、具体的な特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わされ得る。
本明細書内で採用されてきた用語および表現は、限定ではなく記載の用語として使用されており、示され記載された特徴（またはその一部）の任意の均等物をそのような用語および表現の使用において排除する意図は、存在せず、特許請求の範囲内で様々な変形が可能であることが、認識される。従って、特許請求の範囲は、全てのそのような均等物を網羅するように意図されている。
本明細書内で示され記載されたものに加えて、本発明の様々な変形およびその多くのさらなる実施形態が、本書類の全内容から当業者にとって明白となるであろう。本明細書に記載の主題は、その様々な実施形態およびその均等物における本発明の実践に対して適当であり得る重要な情報、例証および手引を含む。

Claims (27)

  1. 化学溶液を調製するための装置であって、該装置は、
    下部チャンバーおよび上部チャンバーを備えたハウジングと、
    該下部チャンバーと該上部チャンバーとの接合部分に配置された溶解用ボウルであって、該溶解用ボウルは、該上部チャンバーから化学物質を受け取るために該上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている、溶解用ボウルと、
    該溶解用ボウル内に置かれたグリッドであって、該グリッドは、該溶解用ボウルの該頂縁部分と該閉じた底部分との間に配置され、該グリッドは、ビームが交互になるように組み合わせることで形成された複数の開口を有する網目状の構造を有し、該ビームは、固形の未溶解化学物質を該グリッドの頂面上に保ち、該溶解用ボウルの少なくとも該底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する、グリッドと、
    該溶解用ボウル内に置かれたノズルと
    を備え、
    該ノズルは、該底部分に近接して位置付けられ、該ノズルは、該溶解用ボウルの中に、かつ該グリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的に該ノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こし、
    該溶解用ボウルは、該溶解用ボウルの側壁の一部に沿って、該グリッドに近接して提供された出口を備え、該出口は、該下部チャンバーと流体連通しており、化学溶液が該溶解用ボウルから該下部チャンバーの中に流れることを可能にする、
    装置。
  2. 前記溶解用ボウルは、前記頂縁部分のまわりに配置された複数の孔を備えている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記複数の孔は、前記下部チャンバーと連通しており、流体のオーバーフローが前記溶解用ボウルから該下部チャンバーに通過することを可能にする、請求項２に記載の装置。
  4. 前記グリッドは、互いに対して配置されたビームの第一の組とビームの第二の組との枠組みを備え、該第一の組および該第二の組における各ビームは、実質的に楕円形の断面形状を含む、請求項１に記載の装置。
  5. 各ビームは、２つの対向する弓状側壁を備え、該２つの対向する弓状側壁は、各側壁のそれぞれの頂端および底端で互いに１つに収束し、該ビームの対応する頂面および底面を形成している、請求項４に記載の装置。
  6. 前記ビームの第一の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、第一の方向に向けられており、前記ビームの第二の組は、互いに実質的に並行であり、互いに間隔を置かれ、該第一の方向と垂直な第二の方向に向けられている、請求項４に記載の装置。
  7. 前記ビームの第一の組および前記ビームの第二の組は、互いを横断している、請求項６に記載の装置。
  8. 前記グリッドは、前記ビームの第一の組と前記ビームの第二の組との間に画定された複数の正方形形状の開口部を備え、該複数の正方形形状の開口部は、流体が該複数の正方形形状の開口部を通って流れることを可能にする、請求項７に記載の装置。
  9. 前記グリッドは、前記ノズルの鉛直上方に位置付けられた中心開口部を備え、該中心開口部は、該グリッドを通した該ノズルからの妨げられない流体流れを可能にする、請求項１に記載の装置。
  10. 前記ノズルは、前記溶解用ボウルの底中心部分に位置付けられている、請求項９に記載の装置。
  11. 前記ノズルは、エダクターを備え、該エダクターは、前記グリッドに向かい、前記溶解用ボウルの前記底部分から離れる方向に流体を排出するように向けられている、請求項１に記載の装置。
  12. 前記上部チャンバーは、前記ハウジングおよび前記溶解用ボウルの中への化学物質の装填のための開口部を含む、請求項１に記載の装置。
  13. 前記開口部は、化学物質を含む別個のバケット部材の対応する接続部品と係合するように構成された接続部品を備えている、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記上部チャンバーの前記開口部と前記バケット部材との接続部品は、該バケット部材を該上部チャンバーに解放可能に結合するように構成された相互係止の係合部品を備えている、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記バケット部材は、該バケット部材に結合された蓋を備え、該蓋は、ファンネル形状の本体を備え、該ファンネル形状の本体は、該バケット部材の開口端に直接結合されたより広い第一の端から、より狭い第二の端まで、直径において先細りしており、該第二の端は、該第一の端からある距離に、該バケット部材から離れて位置付けられている、請求項１３に記載の装置。
  16. 前記ノズルからの流体流れを止める遮断バルブをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
  17. 前記出口は、少なくとも前記グリッドの底面に近接しており、前記ノズルからの流体流れが終了すると、前記溶解用ボウル内に保たれた流体の沈殿量が、該グリッドの該底面と接触し続けながら該グリッドの前記頂面より下に落下する、請求項１に記載の装置。
  18. 前記溶解用ボウルからの出口流れは、前記装置の化学溶液出口ポートの近くの前記下部チャンバーの中に落下するように向けられている、請求項１に記載の装置。
  19. 前記下部チャンバーは、輪郭をつけられたベースを備え、該輪郭をつけられたベースは、該輪郭をつけられたベースの中心に画定された低い部分を有している、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記下部チャンバーに提供された入口流れおよび前記輪郭をつけられたベースが、前記化学溶液内に含まれる任意の固形の未溶解化学物質の流れを、該輪郭をつけられたベースの前記低い部分に向かい前記装置の前記出口ポートから離れるように向けさせる、請求項１９に記載の装置。
  21. 前記化学物質は、次亜塩素酸カルシウムである、請求項１に記載の装置。
  22. 化学溶液を調製するためのシステムであって、該システムは、
    化学品供給装置であって、該化学品供給装置は、
    ハウジング内に配置された溶解用ボウルであって、該溶解用ボウルは、該ハウジングの上部チャンバーから化学物質を受け取るために該上部チャンバーと連通した開口端の頂縁部分と、閉じた底部分とを備えている、溶解用ボウルと、
    該溶解用ボウル内に置かれたグリッドであって、該グリッドは、該溶解用ボウルの該頂縁部分と該閉じた底部分との間に配置され、該グリッドは、ビームが交互になるように組み合わせることで形成された複数の開口を有する網目状の構造を有し、該ビームは、固形の未溶解化学物質を該グリッドの頂面上に保ち、該溶解用ボウルの少なくとも該底部分からの固形の未溶解化学物質の物理的分離を維持する、グリッドと、
    該溶解用ボウル内に置かれたノズルと
    を備え、
    該ノズルは、該底部分に近接して位置付けられ、該ノズルは、該溶解用ボウルの中に、かつ該グリッドの方に水様流体の流れを向けるように配置され、それによって、少なくとも部分的に該ノズルからの流体流れに基づいて、水様流体が少なくともいくらかの化学物質と接触し、それを溶解し、水様流体と溶解された化学物質との化学溶液を生成することを引き起こし、
    該溶解用ボウルは、該溶解用ボウルの側壁の一部に沿って、該グリッドに近接して提供された出口を備え、該出口は、該ハウジングの下部チャンバーと流体連通しており、化学溶液が該溶解用ボウルから該下部チャンバーの中に流れることを可能にする、
    化学品供給装置と、
    水様流体を該化学品供給装置の中に圧送するためのポンプと、
    該化学品供給装置および該ポンプと通信可能に結合された制御装置と
    を備え、
    該制御装置は、該ポンプと該化学品供給装置を通る水様流体流れとを制御するように構成されている、
    システム。
  23. 前記制御装置は、前記化学品供給装置を通るパルス流れを提供する、請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記ノズルからの流体流れのパルスは、流体レベルが前記グリッドの頂面より上に上昇することを引き起こす、請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記ノズルからの流体流れの前記パルスを止めることは、前記流体レベルが前記グリッドの前記頂面より下に下がることを引き起こす、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記化学品供給装置内の流体および物質を再循環させ、固形の化学物質の粒子サイズを低減させる再循環ポンプをさらに備えている、請求項２２に記載のシステム。
  27. 前記化学物質は、次亜塩素酸カルシウムである、請求項２２に記載のシステム。
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