CN110088047A - 净水系统用的臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

一种净水系统，其产生臭氧并且使所述臭氧通过储存的净化水以减少净化水中细菌、生物体和/或其它不期望的组分的生长和/或存在。

Description

净水系统用的臭氧发生器

相关申请的交叉引用

本申请要求在2016年10月25日提交的和名称为OZONE GENERATOR FOR WATERPURIFICATION SYSTEM的美国临时申请序列号62/412,794的权益，该美国临时申请的内容通过引用以其整体并入本文中。

背景

领域

本公开的各方面总体上涉及净水用的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于净水系统的配置成产生臭氧的设备。

背景技术

水对于人类生存是必须的。在世界的很多地区中，干净的饮用水难以获取。在世界各处为了制造干净的饮用水，已经采用很多种不同的净水系统和方法。

虽然很多市政水系统提供干净的和/或净化的饮用水，但是过滤系统在很多办公室和家庭中已经变得普遍。这些过滤系统经常采用颗粒被容纳在在线罐(canister)内的过滤器从进水流捕获、吸附和/或以其它方式除去一定的化学物和/或其它溶解的固体。这些过滤器可利用碳、活性炭或其它材料吸附、催化和/或以其它方式处理所述进水。为了净化进入的供水(水供给，水源，water supply)，过滤系统还可任选地除了颗粒过滤器之外进一步采用反渗透过滤器、或用反渗透过滤器替代颗粒过滤器。

在一些过滤系统中，为了储存净化水以按需使用(即时使用，on-demand use)，可存在净化水储液器(储器，reservoir)。反渗透系统每小时仅可产生一加仑净化水，并且因此，净化水储液器对于容许需求强烈的时段可为有用的。然而，净化水储液器可能仍然暴露于可有害地影响所述储液器中储存的净化水的生物体和/或细菌。

发明内容

本公开描述了一种净水系统，其产生臭氧并且使该臭氧穿过储存的净化水以减少净化水中细菌、生物体和/或其它不期望的组分(在本文中统称为“生物膜(菌膜，biofilm)”)的生长和/或存在。

为了使下面的详细描述更好地被理解，以上概要已经相当宽泛地概述本公开的一些特征和技术优势。本公开的另外特征和优势将描述于下。本领域技术人员应认识到，可容易地利用本公开作为修改或设计用于实施本公开的相同意图的其它结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等同构造未偏离本公开的在所附权利要求中提出的教导。根据在结合附图考虑时的以下描述，将更好地理解被视为本公开特有的新特征，其关于其机构和操作方法两者，以及进一步的目的和优势。然而，应清楚地理解，图的每一个仅提供用于说明和描述的意图并且不希望作为本公开限制的定义。

附图说明

为了更全面地理解本公开，现在结合附图参照以下描述。

图1说明按照本公开方面的净水系统的框图；

图2说明按照本公开方面的储液器；和

图3说明按照本公开方面的储液器。

具体实施方式

下面结合附图给出的详细描述旨在描述多种配置(构造，configuration)并且不拟表示仅有这些配置可实践本文中描述的构思。所述详细描述包括具体细节的目的是提供对多个构思的充分理解。然而，对于本领域技术人员显然的是，这些构思可在不存在这些具体细节的情况下实践。在一些情形中，公知的结构和组件以框图的形式显示以避免将所述构思搞混。如在本文中描述的，术语“和/或”的使用旨在表示“包含性的(inclusive)或”，并且术语“或”的使用旨在表示“排他性的(exclusive)或”。

图1说明按照本公开方面的净水系统的框图。

系统100包括入口管线(line)102和出口104。入口管线102可连到过滤器106，其通过管线108连到过滤器110。过滤器110通过管线112连到储液器114。过滤器110还可具有盐水(brine)(排水)管线116。

入口管线102可为通向市政供水的管和/或其它连接装置(connection)。出口104可为旋塞(faucet)、栓(spigot)、水龙头(tap)和/或允许流体从储液器114流动的其它可选择性控制的阀门。入口管线102、管线108和管线112可为用于连接系统100内的多个组件的导管(conduit)、管路(tube)和/或其它管道(piping)。在系统100中还可包括其它组件而不偏离本公开的范围。取决于系统100在特定环境中的应用和复杂性，这样的任选的其它组件可包括压缩机、加热元件、阀门、控制器等。

过滤器106可为颗粒过滤器。例如且非通过限制的方式，过滤器106可从由入口管线102流入系统100中的流体中除去颗粒如灰尘、砂粒等。替代地和/或另外地，过滤器106可从由入口管线102流入系统100的流体中除去溶解的固体。例如且非通过限制的方式，过滤器106可包含碳颗粒，其经由吸附从在入口管线102中流动的流体中除去氯和氯胺。可将添加剂置于过滤器106内以催化来自流入系统100中的流体的某些溶解的固体。在过滤器106内可利用其它化学、电学和/或机械方法以从经由入口管线102进入系统100的流体中除去固体和/或溶解的固体，而不偏离本公开的范围。

过滤器110可为反渗透过滤器。反渗透过滤器通过使流体穿过多孔膜而从入口管线102中的流体中除去其它溶解的固体。使流体穿过膜的压力(静水压)大于使颗粒流过膜所需的压力(渗透压)时，溶解的固体在远离流体流动的“反”方向上穿过所述膜。

图2说明按照本公开方面的储液器。

在流体200进入储液器114之后，储液器114保持和/或容纳流体200。挡板202容许流体200在所述挡板202下方通过出口104离开储液器114。在一些系统100中，可通过导管208连到泵206的臭氧石头(stone)204可将空气气泡210泵送通过流体210以使臭氧穿过液体200，这可减少生物膜在储液器114的内部表面上的生长和/或状况。臭氧(也称为三氧或O₃)充当用于储液器114中可能存在的污染物和/或臭味的氧化剂。

图3说明按照本公开方面的储液器。

代替使用臭氧石头204，本公开方面采用连到储液器114的臭氧发生器300。臭氧发生器300输出臭氧气泡210，其可被连到挡板202的隆起(ridge)302和/或304所捕获。因此，取决于隆起302和/或304的配置(构造)，在挡板202下面可形成较大的空气/臭氧气泡306(图3中以交叉阴影线的方式显示)。

在本公开方面中，隆起302连到挡板202，使得空气可不逃逸直到足量的空气存在于气泡306中。一旦足够的空气存在于气泡306中，一定体积的气泡306绕过隆起302渗出，如由路径308和气泡310显示的。臭氧气泡306的表面积增大可减少生物膜在储液器114内的生长。

在本公开方面中，隆起304连到挡板202，使得少量空气可在隆起304和挡板202之间逃逸。隆起304和挡板202之间的空间(空隙)可为这样的：可需要一定量的来自流体200的流体压力以迫使气泡306通过路径312渗出作为气泡314。

在本公开方面中，挡板202可为多孔或透过性材料例如筛网、浮石或其它材料，使得臭氧210气体穿过挡板202作为气泡316。在本公开方面中，气泡310、314和/或316的一种或多种可被用于减少生物膜在储液器114中的存在。

制冷盘管318还可连到储液器114，并且盘管318可连到压缩机320以降低储液器114中流体200的温度。压缩机320可受控于这样的控制器322：其可为计时器、热电偶和/或其它感测器或控制器，其基于一个或多个外部参数操作压缩机320。例如且非通过限制的方式，控制器322可为具有热电偶输入的处理器。当所述热电偶读取到所述储液器114中流体200的阈值温度时，控制器322使压缩机320通电而将流体200冷却。所述冷却可进行规定时间或直至所述热电偶读取到另一阈值温度。

臭氧发生器300也可受控于控制器322。进一步地，臭氧发生器300可基于压缩机320的控制器322操作和/或系统100的其它受控部分而选择性控制。例如且非通过限制的方式，压缩机320可基于流体200的温度而操作。如果流体200补充得不是非常频繁，如当系统100一段时间未使用时，则压缩机320可不非常频繁地通电。控制器322可对在压缩机320通电之间经过的时间长短计时，并且在这样的时段更频繁地操作臭氧发生器300。臭氧发生器300操作的这种控制可有助于减少储液器114内的生物膜生长，因为另外(额外)的臭氧发生器300操作将另外的臭氧加入到流体200，其在较长的压缩机320不工作的时段内可具有较少的运动。

控制器322的存储器(其可为内部存储器和/或外部存储器)可以固件和/或软件的方式实现。固件和/或软件的实现方法可通过实施本文中所述的功能的模块(例如工序、功能等)实现。在实现本文中所述的方法中可使用使指令明确具体化的机器可读取的介质。例如，软件编码可存储于存储器中并且通过处理器单元(例如控制器322)执行。存储器可在处理器单元内或处理器单元外部实现。如在本文中使用的，术语“存储器””是指长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器的类型，并且不应受限于特定的存储器类型或存储器数量或存储器依赖其进行存储的介质类型。

如果在固件和/或软件中实现，所述功能可在计算机可读取介质上存储为一个或多个指令或编码。实例包括编码有数据结构的计算机可读取介质和编码有计算机程序的计算机可读取介质。计算机可读取介质包括物理计算机存储介质。存储介质可为由计算机可存取的可用介质。以举例的方式，并且不加限制，这样的计算机可读取介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储器件、或可用于储存期望的以指令或数据结构形式的程序编码并且由计算机可存取的其它介质；如在本文中使用的圆盘和碟包括光碟(CD)、激光碟、光学碟、数字万用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中圆盘通过以磁的方式再现数据，而碟通过激光以光学方式再现数据。以上的组合也应包括在计算机可读取介质的范围内。

除了计算机可读取介质上的存储之外，指令和/或数据还可作为通信设备中包括的传输介质上的信号提供。例如，通信设备可包括具有对指令和数据指示的信号的收发器。所述指令和数据配置成致使一个或多个处理器实现权利要求中所概述的功能。

尽管已经详细地描述本公开及其优势，应理解在本文中可进行各种各样的改变、替代和变更而不偏离本公开的通过所附权利要求限定的技术。例如，对于组件可使用相对术语例如“上方”和“下方”。当然，如果将所述组件颠倒，则上方变为下方，并且反之亦然。另外地，如果侧向取向，则上方和下方可指的是组件的侧面。而且，不希望本申请的范围受限于如说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的具体配置。如本领域普通技术人员根据本公开将容易地认识到，根据本公开，目前现有的或后来开发的发挥与本文中描述的对应配置基本上相同的功能或实现与其基本上相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤可被采用。因此，所附权利要求旨在将这样的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤包括在它们的范围内。

本领域技术人员会进一步认识到，在本文中与本公开相关地描述的多个说明性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可作为电子硬件、计算机软件或两者的组合实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文对多个组件、块、模块、电路和步骤通常一直在它们的功能性方面进行描述。这样的功能性是作为硬件还是软件实现取决于具体应用和对整个系统施加的设计约束。技术人员对于各具体应用可以不同方式实现所述功能性，但是这样的实现决策不应被解释为导致与本公开范围的偏离。

在本文中与本公开相关的多个说明性逻辑块、模块和电路可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程栅阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散栅或晶体管逻辑、离散硬件组件或其设计用于发挥本文中所述的功能的任意组合实现或进行。通用处理器可为微处理器，但是在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可作为运算器的组合如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器或任何其它这样的配置实现。

与本公开相关的方法或算法步骤可在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中直接具体化。软件模块可驻留于RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可擦写圆盘、CD-ROM或本领域中知晓的任何其它形式的存储介质。将示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息并且将信息写入到其。在所述替代方案中，存储介质可集成到处理器。处理器和存储介质可位于ASIC中。ASIC可位于用户终端中。在所述替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件位于用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则所述功能可存储在计算机可读取介质上或者作为一个或多个指令或编码传输在其上。计算机可读取介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括便于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可为由通用或专用计算机可存取的任何可用介质。以举例的方式并且不加限制，这样的计算机可读取介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储器件、或者可用于携带或储存以指令或数据结构形式的专门程序编码手段并且由通用或专用计算机或通用或专用处理器可存取的任何其它介质。还有，任何连接装置适当地称为计算机可读取介质。例如，如果使用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数据用户线(DSL)或无线技术如红外线、射频和微波从网站、服务器或其它远程源传送软件，则同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL或无线技术如红外线、射频和微波包括在介质的定义中。圆盘和碟，如在本文中使用的，包括光碟(CD)、激光碟、光学碟、数字万用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中圆盘通过以磁的方式再现数据，而碟通过激光以光学方式再现数据。以上的组合也应包括在计算机可读取介质的范围内。

提供本公开的描述以使得本领域技术人员能够达成或使用本公开。对本公开的多个改型对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可应用到其它变型而不偏离本公开的精神或范围。因此，不希望本公开受限于本文中所述的实施例和设计，而是应和与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围相配。

尽管为了说明的意图已经详细地描述了几个实施方式，但是可进行多个改型而不偏离本公开的范围和精神。因此，本公开不应受限于本文中呈现的实施例，而是预想为涵盖在所附权利要求中描述的范围和所附权利要求的等同物的全范围。

Claims (20)

1.流体净化系统，包括：

第一过滤器，其包括颗粒过滤器并且具有入口和出口；

第二过滤器，其包括反渗透过滤器并且具有入口和至少的第一出口；

储液器，其用于保持流体且包括横断该储液器的挡板，所述储液器具有在所述挡板上方的入口和在所述挡板下方的出口；

连到所述第一过滤器的入口的第一管线；

将所述第一过滤器的出口连到所述第二过滤器的入口的第二管线，所述流体通过所述第二管线从所述第一过滤器的出口流到所述第二过滤器的入口中；

将所述第二过滤器的第一出口连到所述储液器的入口的第三管线，所述流体通过所述第三管线从所述第二过滤器的第一出口流到所述储液器的入口中；和

连到所述储液器的臭氧源，其用于在所述挡板下方释放臭氧气体到所述储液器中保持的流体中，

其中流体经由所述第一过滤器的入口进入所述流体净化系统并且经由所述储液器的出口离开所述流体净化系统。

2.如权利要求1所述的流体净化系统，所述挡板具有在该挡板的外围下侧周围的一个或多个隆起，所述一个或多个隆起朝向下朝着所述储液器的底表面延伸以沿着所述挡板的下侧捕获所述臭氧气体的一部分，在所述储液器的侧壁和所述挡板的外围之间设置开口以容许将流体从所述挡板的入口侧送至所述挡板的出口侧。

3.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述挡板包括多孔或透气性材料。

4.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述臭氧源包括泵，所述系统进一步包括：

将所述泵连到储液器挡板下方的导管；和

位于储液器中挡板下方的石头，其连到所述导管的出口端，用于使通过所述导管释放的臭氧气体鼓泡到所述储液器中。

5.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述臭氧源包括臭氧发生器。

6.如权利要求5所述的流体净化系统，其进一步包括：

在所述储液器的外围周围的制冷盘管；

连到所述制冷盘管的压缩机；和

控制器，其基于所述储液器中的流体温度启动和关掉所述压缩机，并且其控制所述臭氧发生器，

其中所述控制器增大所述臭氧发生器在其中所述压缩机不工作的时段内的工作频率，所述控制器至少部分地基于在压缩机通电之间经过的时间长短启动所述臭氧发生器。

7.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述储液器的出口包括旋塞、栓、水龙头或可控地允许流体从储液器流出的其它阀门。

8.如权利要求1所述的流体净化系统，所述第二过滤器具有第二出口，盐水经由所述第二出口离开所述反渗透过滤器。

9.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述颗粒过滤器包括用于通过吸附从所述流体除去氯和氯胺的碳颗粒和用于催化溶解的固体的添加剂，和

其中所述反渗透过滤器包括多孔膜，流体从所述第二过滤器的入口穿过所述多孔膜到所述第二过滤器的第一出口。

10.如权利要求1所述的流体净化系统，其中所述流体为水并且所述第一管线包括连接到供水的管。

11.流体净化方法，其包括：

将流体通过颗粒过滤器过滤以从所述流体除去颗粒和第一溶解的固体；

将所述流体通过反渗透过滤器过滤以从所述流体除去第二溶解的固体；

在将所述流体通过所述颗粒过滤器和所述反渗透过滤器过滤之后使所述流体流到储液器中，所述流体在横断所述储液器的挡板上方进入所述储液器；

将臭氧气体鼓泡到所述储液器中的所述挡板下方的流体中；和

使所述流体在所述挡板下方从所述储液器流出。

12.如权利要求11所述的流体净化方法，其进一步包括：

在所述挡板下方捕获鼓泡到所述储液器中的臭氧气体的一部分。

13.如权利要求11所述的流体净化方法，使鼓泡到所述储液器中的臭氧气体的一部分穿过所述挡板，所述挡板包括多孔或透气性材料。

14.如权利要求11所述的流体净化方法，其中将臭氧气体鼓泡到流体中包括将臭氧气体通过导管泵送到位于储液器中挡板下方的石头中，所述臭氧气体通过所述石头释放到液体中。

15.如权利要求11所述的流体净化方法，其中将臭氧气体鼓泡到流体中包括产生释放到所述储液器中的臭氧气体。

16.如权利要求15所述的流体净化方法，其进一步包括：

基于所述储液器中的流体温度，启动和关掉连到所述储液器的外围周围的制冷盘管的压缩机；和

至少部分地基于在压缩机通电之间经过的时间长短启动所述臭氧发生器，从而增大所述臭氧发生器在其中所述压缩机不工作的时段内的工作频率。

17.如权利要求11所述的流体净化方法，其进一步包括：

控制所述流体从所述储液器出去的流量。

18.如权利要求11所述的流体净化方法，其进一步包括：

将通过所述反渗透过滤器从所述流体除去的盐水经由排水管线除去。

19.如权利要求11所述的流体净化方法，其中：

将流体通过颗粒过滤器过滤包括使流体通过碳颗粒过滤以通过吸附从流体除去氯和氯胺、以及催化第一溶解的固体；和

将流体通过反渗透过滤器过滤以从流体除去第二溶解的固体包括使流体穿过多孔膜，将离开反渗透过滤器的流体保持在高于进入反渗透过滤器的流体的压力，对离开反渗透过滤器的流体的压力大于使粒子流动通过所述膜所需的压力，其中所述第二溶解的固体在与流体流动相反的方向上穿过所述多孔膜。

20.如权利要求11所述的流体净化方法，其中所述流体为水，所述方法进一步包括将所述颗粒过滤器连接到供水。