能防止空氣在原水淨化工序之前從水中逸出的水淨化系統的製作方法
2023-05-29 08:32:46 2
專利名稱：能防止空氣在原水淨化工序之前從水中逸出的水淨化系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種淨化諸如自來水和地下水之類的原水以提供家用或工業飲水的水淨化系統。
在上述那種水淨化系統中，原水的殺菌處理按各種方式進行。最近的技術傾向是，廣泛利用空心纖維膜模件(市面上有出售)來消滅微生物體和細菌並抑制其繁殖。此外還利用原水電解裝置和/或另一種產生適量氯氣的裝置。
通常，象自來和地下水之類的原水含有各種汙染物，即象次氯酸(HClO-)之類的餘氯、黴爛臭味、三滷甲烷、氯化有機化合物、顏料等等。在作為水處理系統的水淨化系統中，令原水通過吸附劑部分(一般為活性碳)，以便將上述汙染物作為被吸附的物質吸附清除掉。隨著時間的推移，被吸附的物質使藻類、微生物和細菌在吸附劑部分生長繁殖，從而破壞吸附劑部分的性能。有鑑於此，被吸附的物質、藻類、微生物和細菌必須定期加以脫附和清除，對吸附劑部分進行再生。為此，水淨化系統始終以淨化狀態和再生狀態交替運行，前者對原水進行淨化，後者對吸附劑部分進行再生。
具體地說，再生狀態順次包括下列工序排水工序，脫附工序和衝洗工序。排水工序過程中，排除吸附劑部分中的原水。脫附工序過程中，往吸附劑部分加電壓，使被吸附的物質從吸附劑部分脫附，並消滅吸附劑部分中的微生物和細菌。衝洗過程中，用原水衝洗吸附劑部分以排除被脫附的物質並消滅微生物和細菌。再生狀態就是順次履行上述各工序完成的。
在上述一般的水淨化系統中，淨化和再生狀態的交替進行是在預定的時間內完成的。在再生狀態最後階段的衝洗工序中，原水交替地加入吸附劑部分中和從吸附劑部分中排除，對吸附劑部分進行衝洗。通過這個工序，空氣可能會被吸附劑部分所吸收，作為殘留的空氣在衝洗工序結束時殘留下來。
衝洗工序完畢之後，再次令水淨化系統進入淨化狀態。若殘留空氣如上述那樣出現在吸附劑部分則在淨化狀態下第一次進行供水工序時會連同處理過的水作為飲用水供應。系統是供家居使用時，這種情況不會帶來任何實質性的問題。但若系統是裝設在銷售冷飲料和/或熱飲料的自動售貨機上，上述情況則會造成嚴重的問題。具體地說，當作為供水工序的銷售操作第一次在系統在衝洗工序完成之後切換到淨化狀態之後進行時，殘留的空氣在一定的時間內連同飲料一起供應到飲料杯中。在這類自動售貨機中，飲料的供應量一般是通過監控供料時間或供入杯中的飲料重量進行控制的，這樣以不斷供應預定量的飲料。若控制是按時間進行的，則混入飲料中的殘留空氣使飲料的供應量小於上述供應殘留空氣的一定時間相應的預定量。另一方面，若控制是按重量進行的，則銷售操作需要的供料時間就會按上述一定的時間相應地延長。
因此，本發明的目的是提供一種能避免空氣在淨化原水之前逸出的水淨化系統。
本發明的另一個目的是提供上述那種能防止空氣在再生狀態結束之後的淨化狀態下連同處理過的水一起供應的水淨化系統。
隨著說明的深入進行，可以清楚了解本發明的其它目的。
按照本發明，本發明提供的水淨化系統包括一個吸附劑部分，由導電的活性碳組成；淨化裝置，用以使原水流過吸附劑部分，對原水進行淨化；再生裝置，用以衝洗吸附劑部分，對吸附劑部分進行再生；和驅動裝置，用以一次一個地分別驅動淨化裝置和再生裝置，其特徵在於，它還包括空氣清除裝置，該裝置工作時與驅動裝置連接，用以在驅動再生裝置之後給吸附劑部分供應原水以清除吸附劑部分中的空氣。
圖1是本發明第一實施例的水淨化系統的剖視圖；圖2是圖1所示水淨化系統控制部分的方框圖；圖3是說明圖1所示水淨化系統控制操作第一部分的流程圖；圖4是說明圖3中第一部分之後控制操作第二部分的流程圖；圖5是用來說明圖3和圖4所示控制操作的時間圖；圖6是本發明第二實施例的水淨化系統的線路圖；圖7是說明本發明第三實施例水淨化系統控制操作的流程圖；圖8是說明圖7所示控制操作的時間圖；現在參看
本發明的一些最佳實施例；先參看圖1。本發明第一實施例的水淨化系統是供淨化原水用的，系統的筒形水槽10其上下兩端分別由上蓋11和下蓋12封閉著。水槽10、上蓋11和下蓋12分別由電絕緣材料(例如聚丙烯樹脂)製成。上蓋11配備有一個出口11a與一個龍頭(圖中未示出)連接，龍頭是按本技術領域周知的方式供供應淨化過的水用的。下蓋12配備有入口12a用以將原水引入水槽10中。入口12a與帶供水閥13a、預過濾器13b和止回閥13c的供水管13連接。供水閥13a的作用是讓原水通過和不通過。止回閥13c防止水從水槽10回流。入口12a還與排水管14連接，排水管14的另一端與排水閥14a的一端連接。排水閥14a打開時，水槽10中的水通過排水管14排出。
另一方面，出口11a與帶空氣引入閥15a的空氣引入管15連通。空氣引入管15的另一端與排水管14的中間部分連通。排水閥14a配置在排水管14的端部部分與中間部分之間。
筒形吸附劑部分20配置在水槽10中。吸附劑部分20由導電的活性碳組成。吸附劑部分20的上端由上蓋11通過扁平形的第一電極21固定住，吸附劑部分20的下端由底座23通過扁平形的第二電極22固定住。底座23由絕緣材料(例如聚丙烯樹脂)製成。環形通道24在吸附劑部分20的外表面與水槽10的內表面之間形成，與入口12a連通。在水槽10內，原水經入口12a通過通道24流入吸附劑部分20。導電盤簧25夾在吸附劑部分20的下端與下蓋12之間。盤簧25用來驅動吸附劑部分20移向上蓋11，從而使吸附劑部分20牢牢固定在水槽10中。吸附劑部分20配備有溫度傳感器26供檢測吸附劑部分20的溫度。
在上述結構的吸附劑部分20中，出流管27沿垂直方向延伸。出流管27有許多流水孔27a供引導處理過的水通過吸附劑部分20流到出口11a。出流管27用作第三電極，由導電材料製成。
綜上所述，水淨化系統共有三個電極第一電極21、第二電極22和第三電極27。在淨化狀態下，直流電壓通過第二電極22和第三電極27加到吸附劑部分20上，起抑制各種微生物體和細菌繁殖的作用。在這種情況下，供水閥13a保持暢通，令原水流過吸附劑部分20，從而將原水淨休。在此情況下，供水閥13a、第二電極22和第三電極27組合在一起叫做淨水裝置。
另一方面，在再生狀態下的脫附工序過程中，通過第一電極21和第二電極22往吸附劑部分20上加交流電壓，以便使被吸附的物質(包括三滷甲烷和各種有機化合物在內)脫附，並消滅微生物體和細菌。
接下去參看圖2說明一下水淨化系統的控制部分。
水淨化的控制部分30採用微計算機，控制過程是自動地進行的。控制部分30包括中央處理機(CPU)31和存儲著控制程序的存儲器32。控制部分30具有輸入/輸出埠34和35、排水閥14a和空氣引入閥15a，輸入/輸出埠34和35用以輸入計時電路33來的信號和將信號輸出給供水閥13a。有了這種結構，控制部分30就可以根據計時電路33來的信號控制供水閥13a、排水閥14a和空氣引入閥15a。
在圖2所示控制部分的控制下，水處理系統在預定的時間內在淨化狀態和再生狀態下交替工作著。
參看圖3至圖5。下面詳細說明再生狀態下的控制操作。
水淨化系統長時間在淨化狀態下工作給水龍頭提供經處理的飲用水時，吸附劑部分20的性能下降了，必須進行再生。具休地說，為了確定吸附劑部分20是否需要進行這種再生處理可以用累計的或總的處理時間作為衡量吸附劑部分20性能下降的指標。
先參看圖3連同圖5，在步驟S1判斷預定的處理時間是否已過。若預定的處理時間已過，即若吸附劑部分20必須再生，步驟S1就往前進入步驟S2判斷供水閥13a是否關閉。若供水閥13a打開，則淨化處理和供水工序正在進行。在此情況下，重複步驟S2直到供水閥13a關閉即淨化處理完畢為止。接著，再生狀態在控制部分30的控制下開始。履行步驟S1和S2時，控制部分30叫做執行機構。
再生狀態包括排水工序、上述脫附工序、衝洗工序和空氣消除工序，這些工序是順次在預定時間內進行的。
在步驟S3和S4，空氣引入閥15a和排水閥14a分別打開，使系統進入排水工序。排水工序持續進行，直到留存在水槽10中的原水通過排水管14完全排出為止，具體地說，直到預定的排水時間過去為止。預定的排水時間是根據水槽10所能儲存的最大量原水的自然下落能力確定的。在步驟S4之後的步驟S5，計時電路33開始作用。在步驟S5之後的步驟S6，判斷預定的排水時間是已過。若預定的排水時間已過，則排水工序結束。
接著，開始脫附工序。在步驟S7，預定的交流電壓通過第一電極21和第二電極22加到吸附劑部分20上。在加上預定交流電壓的情況下，吸附劑部分20起電阻的作用，產生焦耳熱使溫度上升。溫度的這個上升使淨化狀態期間吸附到吸附劑部分20的被吸附物質作為被脫附物質從吸附劑部分20脫附下來。與此同時，生長在吸附劑部分20中的微生物和細菌都被消滅成滅亡的微生物。
脫附工序基本上一直持續到預定的脫附時間結束為止。在步驟S7之後的步驟S8，計時電路33開始作用。在步驟S9，判斷預定的脫附時間是否已過。若預定的脫附時間已過，步驟S9就往前進入步驟S10，停止往吸附劑部分20上加交流電壓。
除監控預定的脫附時間外，還由溫度傳感器26檢測吸附劑部分20的溫度。吸附劑部分20的溫度可能會在預定的脫附時間結束之前達到預定的上限溫度。若傳感器26檢測出溫度達到預定的上限，則即刻停止往第一和第二電極21和22上施加交流電壓。這之後，若溫度傳感器26檢測出吸附劑部分20的溫度達到預定的下限溫度，則再開始往第一和第二電極21和22上加交流電壓。
翻看圖4並繼續參看圖5。上述脫附工序之後接下去是衝洗工序。在步驟S11和S12，排水閥14a關閉，供水閥13a打開，空氣引入閥15a則保持打開。於是，原水經供水管13流入水槽10，通過通道24流入吸附劑部分20，再從吸附劑部分20流入出流管27。通過原水的上述流動，在脫附工序中被消滅了的微生物體和細菌都從吸附劑部分20脫除，連同在脫附工序中脫附掉的被脫附物質一起混入原水中。原水在預定的衝洗水供應期間不斷地供應直到水槽10灌滿原水為止。在步驟S13，計時電路33開始作用。在步驟S14，判斷預定的衝洗水供應時間是否已過。預定的衝洗水供應時間已過時，步驟S14往前進入步驟S15以關閉供水閥13a。步驟S15之後是步驟S16，步驟S16是使排水閥14a在水槽10完全灌滿之後排空所需要的預定排水時間內打開。在預定的排水時間期間，含有被脫附的物質和被消滅了的微生物和細菌的原水通過排水管14排出。在步驟S17，計時電路33開始作用。在步驟S18，判斷預定的排水時間是否已過。若預定的排水時間已過，步驟S18就往前進入步驟S19以關閉排水閥14a。重複上述S11至S19各步驟預定的次數(N)。若在步驟S20判斷上述各步驟重複了預定的次數(N)，則衝洗工序結束。這樣就把被脫附的物質、被消滅的微生物和被消滅的細菌統統從吸附劑部分20清除掉。這樣就再生了吸附劑部分20。在此情況下，控制部分30叫做再生裝置。
衝洗工序之後就進入空氣清除工序。在步驟S21，供水閥13a打開，排水閥14a和空氣引入閥15a分別保持關閉和打開。於是，原水按衝洗工序同樣的方式在預定的消除空氣的供水時間內通過供水管13引入水槽10中。但預定的消除空氣的供水時間比預定的衝洗水供應時間略長一些。因此，原水的供應量達到灌滿水槽10並溢出水槽10通過空氣引入管15到達空氣引入閥15a的程度。在步驟S22，計時電路33開始作用。若在步驟S23判斷預定的消除空氣的供水時間已過，則步驟S23往前進入步驟S24以關閉供水閥13a。在步驟S24之後的步驟S25，計時電路33開始計出預定的延遲時間。若在步驟S26判斷出預定的延遲時間已過，則在步驟S27關閉空氣引入閥15a。
供水閥13a和空氣引入閥15a按上述形式工作時，原水將水槽10中以小氣泡形式殘留的空氣往上推，從而將它從水槽10通過空氣引入管15排出。供水閥13a和空氣引入閥15a可能會同時關閉，這是完全可能的。在此情況下，供水閥13a和控制部分30組合在一起叫做空氣消除裝置。
通過順次履行排水工序、脫附工序、衝洗工序和空氣消除工序，就完成了吸附劑部分的再生狀態，接下去是根據控制部分30的操作的淨化狀態。
按照第一實施例，再生狀態不僅用來通過清除被吸附的物質和微生物以再生吸附劑部分20，而且用來在再生狀態最後階段的空氣消除工序將殘留的空氣從水槽10中完全排除。這樣就可以防止在淨化狀態下將殘留的空氣連同處理過的水作為飲用水供應出去。
此外，衝洗工序之後接下去是空氣消除工序，即排出吸收劑部分中的空氣。這樣就可以防止在空氣消除工序之後的淨化工作狀態下將空氣連同處理過的水作為飲用水供應出去。在衝洗工序中，按預定的次數反覆供原水和排原水，這樣就可以避免被脫附的物質、被消滅的微生物和細菌一旦被解除後再次吸附和粘附到吸附劑部分20上。
參看圖6，現在說明本發明第二實施例的水淨化系統。圖中類似的部分都用同樣的編號表示，這裡不再贅述。
水淨化系統還包括支管15b，與處在空氣引入閥15a與空氣引入管15另一端之間的空氣引入管15連通。支管15b從空氣引入管15向上延伸，上面配備有止回閥16。有了這種結構，若水停留在空氣引入管15另一端附近則可以在衝水工序下將空氣引入水槽10中。止回閥16的作用是防止原水在衝洗工序和空氣消除工序中通過支管15b的上端溢出。
參看圖7和圖8。本發明第三實施例的水淨化系統與第一實施例的類似，只是衝洗工序和空氣消除工序合併為一個工序，即衝洗/空氣消除工序。因此，本實施例中的步驟S1′和S2′、步驟S3′至S6′以及步驟S7′至S10′完全相當於第一實施例中的工序S1和S2(從淨化狀態切換到再生狀態)、步驟S3至S6(再生狀態下的排水工序)、步驟S7至S10(排水工序之後的脫附工序)，因而這裡不再贅述。
在衝洗/空氣消除工序中，排水閥14a在步驟S11′關閉著，供水閥13a在步驟S12′打開，空氣引入閥15a則保持打開。這樣，通過供水管13流入水槽10的原水通過通道24引入吸附劑部分20中，從吸附劑部分20流入出流管27。原水如上述那樣流動，被消滅的微生物和脫附工序中被消滅了的細菌就可以從吸附劑部分20解除掉，與在原水中與脫附工序中被脫附的物質混合在一起。原水的供應歷時預定的衝洗/空氣消除供水時間，直到水槽10完全衝洗過為止。原水連同掃除掉的殘留空氣一起從水槽10溢出，並流過空氣引入閥15a。原水連同殘留的空氣通過空氣引入管15排入排水管14中。這樣，在衝洗吸附劑部分20的同時將殘留空氣從水槽10中消除掉。其它結構和工序與第一實施例的一樣。這裡應該指出的是，圖7中的步驟S13′至S18′實質上相當於圖4中的步驟S22至S27。
雖然上面結合本發明的一些最佳實施例說明了本發明，但本技術領域的行家們是完全可以按其它各種方式施本發明的。
權利要求
1.一種水淨化系統，包括吸附劑部分，由導電的活性碳組成；淨化裝置，用以將原水通入所述吸附劑部分以淨化所述原水；再生裝置，用以通過衝洗所述吸附劑部分以再生所述吸附劑部分；和驅動裝置，用以每次一個地驅動所述淨化裝置和所述再生裝置，其特徵在於，它還包括一個空氣消除裝置，該空氣消除裝置工作時接所述驅動裝置給所述吸附劑部分在驅動所述再生裝置之後提供原水，以便將空氣從所述吸附劑部分消除掉。
2.如權利要求1所述的水淨化系統，其特徵在於，所述再生裝置包括排水裝置，用以排出所述吸附劑部分中的水；電壓供應裝置，用以給所述吸附劑部分供應電壓；衝洗裝置，用以衝洗所述吸附劑部分；和驅動裝置，用以順次驅動所述排水裝置、所述電壓供應裝置和所述衝洗裝置。
3.如權利要求2所述的水淨化系統，其特徵在於，所述衝洗裝置通過反覆給所述吸附劑部分提供原水，以及從所述吸附劑部分排掉原水來衝洗所述吸附劑部分。
4.如權利要求2所述的水淨化系統，其特徵在於，所述衝洗裝置通過提供原水將所述吸附劑部分灌滿原水再使原水從吸附劑部分溢流來衝洗所述吸附劑部分。
5.如權利要求1所述的水淨化系統，其特徵在於，所述驅動裝置在預定的時間內交替驅動所述淨化裝置和所述再生裝置。
6.如權利要求1所述的水淨化系統，其特徵在於，它還包括一個空氣引入管，與所述吸附劑部分連通，用以往所述吸附劑部分中引入空氣；一個空氣引入閥，配置在所述空氣引入管上；閥控制裝置，與所述空氣引入閥和所述供水裝置連接，用以控制所述空氣引入閥使其在所述供水裝置供水完畢起的預定延遲時間後關閉。
7.如權利要求6所述的水淨化系統，其特徵在於，它還包括一個支管與所述空氣引入管連接並通到大氣中。
8.如權利要求7所述的水淨化系統，其特徵在於，它還包括一個止回閥，配置在所述支管上以防止原水流出。
9.如權利要求6所述的水淨化系統，其特徵在於，它還包括一個排水管，與所述吸附劑部分連接，供將水從所述吸附劑部分排出，所述空氣引入管連接到所述排水管上。
全文摘要
一種水淨化系統,其淨化原水的方法是令原水通過由導電活性炭組成的吸附劑部分(20),吸附劑部分在經過再生處理之後再供以原水。再生處理是通過衝洗吸附劑部分進行的。在此情況下,空氣是在吸附劑部分衝洗之後殘留在吸附劑部分中的。殘留的空氣在水淨化系統恢復到可以淨化原水的淨化狀態之前被原水消除掉。
文檔編號C02F1/28GK1172771SQ9711450
公開日1998年2月11日 申請日期1997年7月4日 優先權日1996年7月4日
發明者渡邊一重, 佐藤元春, 須賀隆明 申請人:三電有限公司