臭氧洗衣系统及方法

专利名称：臭氧洗衣系统及方法
技术领域：
本发明涉及用臭氧进行洗衣处理，具体地讲，本发明涉及一种通过控制洗涤水中臭氧浓度和/或控制采用臭氧化水时洗衣循环的时间来达到良好洗衣效果的系统和方法，。
背景技术：
臭氧是一种含三个氧原子的气体(O3)；当氧气(O2)处在高电压放电下或者暴露在紫外光下可以产生臭氧。臭氧是一种强氧化剂，能够高效地去除油污与其他的污染物(例如来自于纺织品上的)。这种特性使得臭氧特别适合于洗涤衣物。以下美国专利披露了将臭氧用于商业洗衣系统US 5,493,743，名称是“臭氧辅助衣物洗涤方法以及废水处理系统”，1996年2月27日授权；US 5,241,720，名称是“洗衣废水处理及洗涤设备”，1993年1月26日授权；以及US 5,097,556，名称是“洗衣废水处理及洗涤方法”，1992年3月24日授权。在这里这些专利作为本发明的参考文献。
臭氧有三个原子(O3)，分子量是48，在0℃时，重量密度是2.144克/升(臭氧比空气重)。臭氧是一种无色、带有明显的刺激性气味的气体。纯的臭氧在大约-192℃时熔化和在大约119℃时气化。在地球的同温层，当氧气暴露在高压放电或紫外辐照下，便会产生臭氧，而这两种条件都是常见的。由于臭氧的高度不稳定性，其在蒸馏水中的半衰期为20分钟，气态下半衰期大约为12个小时。在30-35℃的环境空气温度下，臭氧分解生成氧气和氢氧基自由基。因此，臭氧通常是现场制造、现场使用，而一般不进行贮备。分解时，臭氧不会留下任何的化学痕迹。
常规的臭氧洗衣系统取得了一定程度上的成功。然而，大部分常规的臭氧洗衣系统对于多数商业应用场合来讲，或者是太巨大了，或者需要密集的劳动和维护，从而提高了这些系统的成本。结果延长了资金回收期(即收回系统成本所需的时间)。而且，常规的臭氧洗衣系统通常包括一个或多个供应有臭氧化水的洗涤机器。然而，在洗衣过程期间，常规的臭氧洗衣系统并不监视和控制洗涤水中臭氧的浓度。
因此，需要一个更为有效的臭氧洗衣系统。

发明内容
本发明提供了一种利用臭氧有效处理待洗衣物的方法和系统，该方法和系统控制洗涤水里的臭氧浓度和/或使用臭氧化水时的循环周期。这里所说的“处理”是指加工、清洗或者洗涤。对于臭氧洗衣系统，如下可以达到效率的提高分析少数几个关键的要素，控制洗涤水里臭氧的浓度和/或控制洗涤和漂洗循环周期(duration)，以达到消费者想得到的结果。
在本发明的一种实施方案中，提供了一种用来处理待洗衣物的系统。该系统包括(1)产生臭氧的臭氧发生子系统；(2)储存臭氧化水的接触容器(contact tank)，所述臭氧化水是将臭氧发生子系统的臭氧溶解于洗涤水中而得到的；(3)第一传感器，该传感器用于在第一位置处监控由所述接触容器提供的臭氧化水中臭氧的浓度；以及(4)控制子系统，该控制子系统将臭氧化水中的臭氧浓度控制在选定的浓度上。该控制子系统可以进一步地控制(a)按选定的浓度将臭氧化水传送至洗涤装置；和(b)采用来自接触容器的臭氧化水时洗涤与漂洗的循环时间。
下面，将进一步详细地描述本发明的多个方面与具体实施方案。


图1是本发明的臭氧洗衣系统的一个具体实施方案的方框图。
图2是上述实施方案的控制子系统的方框图。
图3是上述实施方案的控制子系统的操作流程图。
图中，各附图标记的含义为100----系统 106----入口108----压缩机 110----氧气浓缩器112----氧气发生器 113----管道114----臭氧发生器 115----电压调节器116----文氏管 118----接触容器120----注射泵 121----循环装置132----传感器 140----阀
150----供水阀 151----臭氧传感器152----管道 154----阀160----管道 162a-162d-----管道164a-164d----排水管 165a-165d----臭氧传感器166a-166d----洗涤装置 168a-168d----供水管道170----管道 180----管道190----管道 210----过滤器200a-200d----文氏管 201a-201d----自动阀202a-202d----静态混合器 203a-203d----水阀门204a-204d----水阀门 205a-205d----单向阀211----水坑槽 212----排水泵213----带筛网过滤器的容器 214----传送泵215----自动回洗多媒体过滤器 216----循环接触容器217----注射泵 218----文氏管219----传送泵具体实施方式
附图1显示了采用本发明各种原理与概念的臭氧洗衣系统100。系统100包括了臭氧发生子系统、臭氧化水发生子系统、臭氧化水传送与监控子系统以及控制子系统。下面，对这些子系统中的每一个进行详细描述。
臭氧发生子系统产生系统100所必需的臭氧。臭氧的产生如下实现。外界的空气经由入口106被供给到压缩机108。制备臭氧时，较干燥的空气和氧气浓度较高的空气可以制造出更多的臭氧来。因此，通过控制空气的温度来控制引入空气的水分含量是有利的。使外界空气通过压缩机108可以完成这一点。压缩机108也可以是常规的空气调节装置。然后，将所得的干冷空气提供给氧气浓缩器110，该氧气浓缩器110增加空气中氧气的浓度(例如可能从20％增加到80-90％)。压缩机108和氧气浓缩器110是“调节(conditioning)”装置的实例，所说的“调节”装置可以调节空气以获得所需的空气特性。也可以使用其他的“调节”装置。
然后，将已调节过的空气送到氧气发生器112中，使氮气从氧气中分离出去。随后，此高氧含量的干燥空气通过管道113送到臭氧发生器114。在一个具体实施方案中，臭氧发生器114产生一个高压放电，将一个氧气分子分裂为两个氧原子，然后这两个氧原子与其他的两个分子相撞，其中有一个是氧气分子(O2)。通过调节连接在臭氧发生器114上的电压调节器(VR)115，可以控制或者改变产生的臭氧的数量。
从臭氧发生器出来的臭氧通过文氏管(venturi)116传送到一充满水的接触容器118，接触容器118与供水源之间有一阀门150。在接触容器118内，臭氧与水混合，生成臭氧化水。在附图1所示的具体实施方案中，臭氧化水发生子系统包括单一的接触容器118。在其他的具体实施方案中，也可以使用多个接触容器来产生和存储臭氧化水。一旦系统开启时，假定接触容器118是满的，那么注入该容器的臭氧的数量可以通过控制子系统按下面所述进行控制。所需的臭氧化水经由水供应管152和阀门154被供应到洗涤装置166a至166d。供给泵由控制子系统按下面所述来控制。
洗涤装置166a至166d中的每一个可以是商业洗衣店、自助洗衣店、旅馆、学校、宿舍或者其他要清洗大量衣物的机构中所用的通常类型的洗衣机。洗涤装置166a至166d中的每一个都可以独立运转，并且可以包括洗衣脱水机(washer extractor)和/或者隧道式洗衣机(tunnel washer)。洗涤装置166a至166d中的每一个可以灵活地使用臭氧化水或非臭氧化水(例如日常用水)。洗涤装置166a至166d中的每一个可以由接触容器118经由水供应管152供应臭氧化水，或者由水阀门168a至168d供应。如果不需要臭氧化水，那么阀门154被关闭，同时水阀门168a至168d与203a至203d被打开，同时水阀门204a至204d被关闭。洗涤装置166a至166d中的每一个可经由水供应管152，从接触容器118中供应臭氧化水，并可与洗涤液(wash liquor)混合，引入洗涤过程所需的清洗液(cleaning fluid)。
控制子系统确保将具有所需氧化还原能力(ORP)或者臭氧浓度的臭氧化水提供给洗涤装置166a至166d。控制子系统在整个系统各个位置处监控ORP的高低，其实现方式为在系统中的选定位置装设有被溶解臭氧的传感器151和165a至165d，并且监控这些传感器。如果这些传感器中的某个显示出其ORP值低于选定的ORP值，那么控制子系统就会停止向洗涤装置中传送臭氧化水，直到达到选定的ORP值。循环装置121的阀门与注射泵120也被激活。于是臭氧经由文氏管116被泵到接触容器118，并且在接触容器118的底部形成微小的气泡。这些气泡接触水后形成溶解的臭氧。所说的传感器继续监控ORP值，并且把所监控到的ORP值信号通知控制子系统。水继续循环直到达到经选定的ORP值。
控制子系统装设有可编程的逻辑控制器(PLC)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、控制继电器或者其他可执行此处所述功能的电子装置。该控制子系统可以被设计成允许远程控制访问，这视洗涤装置的需要而定。该控制子系统典型地包括有电脑软件、控制继电器、定时装置、自动阀操作和手控阀操作。取决于系统100想要达到的自动化程度，PLC可以控制臭氧注入到洗涤水中的量，以实现不同的处理结果。
本发明允许操作人员自由地决定臭氧被混合到洗涤水中的方式，使得在洗涤装置166a至166d内洗涤水达到选定的ORP值。更具体地讲，操作人员能够(1)如上所述使用来自接触容器118的臭氧化水，或者(2)简单地通过切断接触容器与水供给管152的连通，不使用任何臭氧化水，或者(3)利用洗涤装置166a至166d作为接触容器，采用装配的文氏管200a至200d、自动阀201a至201d、静态混合器202a至202d、阀203a至203d和204a至204d、以及单向阀205a至205d，将臭氧直接从臭氧发生器注入到水供给管道168a至168d，然后将臭氧化水传送到洗涤装置166a至166d。当臭氧直接注入到水供给管道时，系统就不再需要传感器与循环回收装置(recirculationmechanism)。ORP值的大小取决于水流的入流率以及在特定的臭氧浓度下(重量百分含量)臭氧的克/小时值。
选定的ORP值的大小取决于各种各样的因素。这些因素包括待洗衣物的特性、通风系统、水源的性质、接触容器与洗涤装置间的距离、想得到的效果等等。
在洗涤过程的最后，水分别从洗涤装置166a至166d经由排水管164a至164d排出到下水道。有时，当要重复利用水时，排出的水可供给到一水坑槽(sump bath)211。来自洗涤装置166a至166d的污水在进入水坑槽前，要经粗粒过滤器或者筛网袋式过滤器210进行过滤，以去除污水中较大的微粒(75微米或者更大)和纤维屑。当该水坑槽被注满时，一水准开关激活排水泵(sump pump)212， 将水送入固定有筛网过滤器的容器213中。该筛网容器的第二水准开关激活传送泵214，将水传送通过一自动回洗多媒体过滤器215，去除20微米以上的水中微粒。
接着，水流进循环接触容器216。类似注入臭氧到接触容器118的初始过程，经由文氏管218将臭氧通过注射泵217注入到循环接触容器并产生微小的气泡。气泡进入到该容器的底部。当气泡上升到水表面，气泡将残存的更小微粒、油和油脂分子携带至该容器表面。这一过程叫作空气诱导漂浮(induced air flotation)。当循环接触容器注满水时，覆在水面的微粒和油膜被引至一溢出口并排到下水道。溶解在存储容器内自来水里的臭氧能够氧化臭气分子、病毒、细菌和其他有机污染物。在需要时，水传送泵219将水从循环接触容器送往第一接触容器118，这时整个过程又重新开始了。
本臭氧洗衣系统及方法提供了多方面的好处。改变洗涤方式，包括改变选定的ORP值、使用臭氧化水时洗涤循环周期、洗涤液的数量、洗涤液的种类和/或入水温度，可以达到臭氧处理想得到的效果和效率。洗衣处理的效率可以通过减少水的使用、减少化学物的使用、减少能量的使用、减少劳工的使用等等来衡量。
图2显示了臭氧洗涤系统的整个控制过程，其包括两个相互依赖的控制系统—控制子系统500和洗涤装置控制编程器600。洗涤装置控制编程器600(以后称为“编程器”)用于产生臭氧洗涤的方式。通过该编程器，可以控制每个臭氧洗涤方式下、每次洗涤循环的时间和入水温度。取决于系统中所采用洗涤装置的类型，洗涤液的种类和用量既可以通过编程器自动控制，也可以由操作者手动控制。
如果洗涤时由编程器来选择臭氧洗涤方式，那么控制子系统500将被启动。ORP接受器502连续地向PLC503发送控制信号，此处该控制信号取决于ORP/臭氧传感器501所检测的ORP值。根据该控制信号，PLC502控制空气压缩机以及氧气发生器504、臭氧发生器505、传送泵506和注射泵507的启动。
图3显示了控制子系统和洗涤装置控制编程器的操作流程。当选定了臭氧洗涤方式时，控制子系统将被启动。ORP/臭氧传感器连续地监控洗涤水中的ORP值，直到洗涤过程完成。
前面对所披露的具体实施方案的描述，使本技术领域任何熟练的技术人员都能够制造或者使用本发明。对于本领域那些熟练的技术人员来说，对这些实施方案的各种各样的改进是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围下，此处予以详细说明的基本原理可以被应用到其他的实施方案中。因此，本发明并不限制于所列出的这些实施方案，而是与在此所披露的原理和新颖特征一致的最大范围相一致。
权利要求
1.一种用臭氧进行洗涤处理的系统，包括至少一个洗涤装置；用于产生臭氧的臭氧发生子系统；用于储存臭氧化水的接触容器；臭氧化水发生子系统，所述的臭氧化水是通过将所述的臭氧发生子系统所产生的臭氧溶解在水中而获得的；第一传感装置，其用于在第一位置处监控来自所述臭氧化水发生子系统的臭氧化水中臭氧浓度；以及控制子系统，其用于将所述臭氧化水中臭氧的浓度维持在选定的臭氧浓度下。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的控制子系统进一步地用于控制所述的具有选定臭氧浓度的臭氧化水传送到至少一台用于处理衣物的洗涤装置中。
3.如权利要求1所述的系统，其进一步包括，将臭氧发生子系统中的臭氧进行注射、循环、溶解以及与接触容器中洗涤水进行混合的装置，以得到选定的臭氧浓度。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的控制子系统进一步地用于决定臭氧发生子系统的臭氧发生时间以及注射时间。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，根据下列因素中的至少一个因素来确定所述选定的臭氧浓度待洗衣物的特性、通风系统、水源的品质、所述的接触容器与所述的洗涤装置之间的距离和想要得到的洗衣效果。
6.权利要求1所述的系统，其进一步包括第二传感装置，其用于在第二位置处监控臭氧化水的臭氧浓度。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将预定数量的洗涤液与所述的臭氧化水混合来处理衣物。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的臭氧化水发生子系统与一施放器连接，所述施放器把包含有臭氧化水的清洗液引入到所述的至少一台洗涤装置中。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的控制子系统包括用于控制臭氧化水中臭氧浓度的可编程选择器。
10.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的至少一台洗涤装置内保持有一定数量的、最多相当于衣物可吸收能力的臭氧化水。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的至少一台洗涤装置设有一出口，用于从所述洗涤装置中排走臭氧化水。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，通过脱除水中废物并进行臭氧化来处理所述排出的臭氧化水。
13.一种在包括至少一台洗涤装置的系统中用臭氧处理衣物的方法，所述的方法包括以下步骤通过把臭氧溶解在洗涤水中形成臭氧化水；监控臭氧化水中的臭氧浓度；以及保持臭氧化水中的臭氧浓度在选定的浓度下。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括产生溶解于洗涤水中的臭氧。
15.如权利要求13所述的方法，其进一步包括注射臭氧，并与洗涤水混合，直到达到选定的臭氧浓度。
16.如权利要求13所述的方法，其还包括选择洗涤液的种类。
17.如权利要求13所述的方法，其进一步包括控制洗涤液的用量。
18.如权利要求13所述的方法，其进一步包括控制使用臭氧化水时至少一个洗涤、漂白和漂洗循环的时间。
19.如权利要求13所述的方法，其进一步包括控制至少一个洗涤、漂白和漂洗循环的入水温度。
20.如权利要求13所述的方法，其进一步包括将所述选定的臭氧浓度调节为存储的臭氧化水中的臭氧浓度。
21.如权利要求13所述的方法，其进一步包括向至少一个洗涤装置提供臭氧化水。
22.如权利要求21所述的方法，其进一步包括在所述的至少一个使用臭氧化水的洗涤装置中设定每一洗涤循环的时间。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，不同的洗涤循环选择不同的臭氧浓度和不同的时间，以达到不同的洗涤效果。
全文摘要
本发明公开了一种利用臭氧处理、洗涤或清洗衣物的方法和系统。该方法和系统通过控制洗涤水中的臭氧浓度以及控制使用臭氧化水时每一循环的时间来达到所需的洗涤效果。
文档编号D06F35/00GK1542201SQ0312423
公开日2004年11月3日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者梁颖宇 申请人:寰宇科技有限公司