CN1882383A - 用于分配饮用的液体产品的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种使水经受RF等离子体的波的装置。这能连续生产“活化水”，该活化水的特征为簇尺寸低于大约4个分子每簇，基本上无菌的水，和控制的pH。等离子体的基本频率优选在0.44MHz和40.68MHz之间，并且等离子体优选在10kHz和35kHz之间的频率下调制。流量通常为20l/hr到大约2000l/hr。活化水可以用于许多目的，包括饮用水的抗微生物处理，工作台、地板、墙壁、刀及其他表面的抗微生物清洁，例如在肉类加工设备和医院中的清洁。
Description
本申请要求2003年9月15日提交的美国申请号10/663216的优先权。
技术领域
本发明的技术领域是液体分配器。
背景技术
水分配装置可以分为独立式的或者与在线水源连接的。对于本申请的目的，连接到在线源的装置具有与外部(即与分配装置分离的)水源的连接，该外部水源通常是自身重新补充的。这些包括水库，湖，河流，以及地下的井。独立式的水分配装置没有与外部水源的连接，因此其通常将预先装入瓶中的产品分配，或者将从贮藏在分配装置自身内部的容器中吸取的产品分配。独立式的水分配器是普遍的，因为使用这种水分配器可以容易地将水消毒和在厂区外装瓶。然而，这类独立式分配器会干涸并且要求相对经常的补充。
连接到在线源的水分配装置是有利的，因为水源不受所述装置能够容纳的容器的尺寸或者容器的数量的限制。然而，连接到在线源的缺点是水的消毒通常通过分配装置来进行。这增加了分配装置的成本和复杂性，但是在许多国家，水的消毒是需要的，因为水中含有高含量的寄生虫、原生动物、细菌、病毒等等。
因此，为了使用在线水源，希望水分配装置本身能够将水消毒。用于消毒来自在线源的水的更普通的方法是离子交换、反渗透过滤器、化学品和甚至紫外线消毒。利用反渗透过滤器或者化学品的系统通常需要十分密切地注意这样的问题：将过滤器净化或者更换，并且将化学品保持在适当的水平。
离子交换和紫外线系统通常能够良好地工作，然而希望的是能够产生小簇的水，小簇的水在此定义为指每簇只有5-6个水分子的尺寸，这些方法不能有效地产生这样的结果。据报导，小簇的水具有许多有用的特征。尤其是，小簇的水据说具有以下特征：改善的食品味道；加速的药品和食品通过消化道的吸收；以及防止癌，因为减少了肠中诱变剂的产生和降低了肠道微生物和消化道组织细胞的活性。参考Tsunoda等的美国专利号5824353(1998年10月)。全文引入在此提到的Tsunoda等的以及所有其他出版物作为参考。
在生产小簇的水中，电、磁、化学以及声学方法均已被利用。电和磁的方法通常包括使水流过接近地间隔的电极。在Ibbott的美国专利号5387324(1995年2月)和6165339(2000年12月)中提出了例子。通常通过彼此之间相对地移动电极或者磁铁来调节场强。参考例如Bogatin等(1999年2月)的美国专利5866010。在其他实例中，场强通过改变水的路径来调节。参考例如Strachwitz的美国专利5656171(1997年8月)，其描述了通过磁场的弯曲的管路。Lorenzen的美国专利6033678(2000年3月)和5711950(1998年1月)描述了将水蒸汽通过磁场来生产簇减小了的水。
化学方法通常包括加入电解质和极性化合物。Tsunoda等的5824353专利教导了使用100ppm或以上的钾离子浓度，并且以钾离子∶镁离子∶钙离子为1∶0.3-4.5∶0.5-8.5的重量比包含钾离子、镁离子和钙离子，来生产簇尺寸减小的水。其他化学方法包括使用表面活性剂，以及笼合结构，该笼合结构引起一种类型的分子被包含在另一种类型的分子的空腔或者晶格中。参考Johnson等的美国专利5997590(1999年12月授权)。
声学方法通常包括使水经受超声波。参考Johnson等的美国专利5997590(1999年12月授权)。
日本公司目前销售一种水净化系统，据说其生产具有5-6个分子的簇尺寸的水。该系统以名称MicrowaterTM投放市场，其使自来水通过电极。更接近正极通过的水倾向于变成酸性。该公司的文献报道说，酸性水(称为氧化的或者超氧化的(hyperoxidized)水)据说可用作氧化剂，用于对砧板消毒和处理小的伤口。其他建议的用途是处理脚癣，小的烫伤，昆虫咬伤，擦伤，褥疮和手术后的伤口。该公司的文献还报道说，酸性水已经在农业方面得到应用，用于消灭真菌及其他植物病害。更接近于阴极通过的水倾向于变成碱性的。碱性水(称为还原的水)据说在内部吸收时是有益的。这样的水据说通过间接地减少代谢物，例如硫化氢、氨、组胺、吲哚、酚类和粪臭素，能抑制消化道中的过度发酵。
Deguchi等的美国专利号5624544(1997年4月)描述了这样的系统。Deguchi等声称，低至pH4.5的氧化性流和高至pH9.5的还原性流能够被连续地获得，但是pH为2.5到3.2或者pH为11.5到12.5的水不能被长时间地连续生产。人们认为，这些限制是由于已知的方法和装置不能有效地将簇尺寸降低到大约4个分子每簇以下。
因此，仍然需要提供用于分配饮用液体的方法和装置，其能够连续地生产相当大量的水，该水含很少或不含细菌，具有低于大约4个分子每簇的簇尺寸，并且全部不实质上改变pH。具有这些特征的水被认为与其他已知的水相比是更加安全和有活性的。
发明内容
本发明提供了用于分配来源于在线源的饮用的液体产品的方法和装置。在该水分配装置中，源液体通过管道运动并且经受来自RF等离子体发生器的波，从而产生处理的液体。该分配装置的产品包括至少某些处理的液体，并且常常包括添加剂例如调味剂和充碳酸气。
分配饮用的液体的方法可以包括以下步骤：提供被微生物污染的水源，使用RF等离子体发生器产生波，通过使污染的水在消灭至少95％的微生物的条件下通过所述波而产生处理的水，和分配所述处理的水。另外考虑的步骤包括将处理的水与调味剂及其他化学品混合。
根据以下本发明优选实施方案的详细说明以及附图，可以更加清楚本发明的各种目的、特征、方面和优点。
附图说明
图1是水分配装置的横截面视图。
详细说明
参考图1，用于分配饮用的产品的分配器包括源液体110的在线源，RF等离子波发生器150，管道130，调味剂源160，充碳酸气源170，混合器180，和分配线190。
反应室140容纳RF等离子体波发生器150。正是在所述反应室中，将源液体用来自RF等离子体波发生器的波的处理。因此，有利的是所述反应室是基本上液体不可渗透的，并且输入和输出阀门(未显示)分别只允许流入或者流出，反应室140优选由不锈钢制造，以降低腐蚀作用，虽然可以使用任何足够坚固和耐腐蚀的材料，包括例如钛、钽、钛涂覆的不锈钢、钼、铂、铱等等。
反应室140可以具有任何适合的尺寸和形状，只要被处理的源液体能够在在处理的水中产生需要的特征的条件下经受来自等离子体的能量。因此，虽然图1中的反应室140优选具有圆形横截面，其他适合的室可以具有多边形、椭圆形或者其他水平横截面。考虑了小的单元，例如其中反应室只有大约200毫升或者更小。另一方面考虑了大的单元，其具有至少10升的内容积，以及介于两者之间的单元。除非另有说明，本文中的范围被认为包括所述的端点。
优选的类别的装置使水经受来自RF等离子体波发生器150的波。使水经受RF等离子体波发生器的处理的特定方面在待定美国专利申请序列号10/432208中进行了教导，引入该专利申请的全部内容作为参考。等离子体的基本频率优选在0.44MHz和40.68MHz之间，并且等离子体优选在10kHz和34kHz之间的频率下调制。流量通常为20升/小时到大约2000升/小时，虽然还考虑了许多装置构型和尺寸，因此较低的和较高的流动速率是可能的。
等离子体是带电粒子、中性物和具有聚集作用的场的导电的组合体。等离子体发生器150优选是“冷”型等离子体装置，在此该术语是指比10,000°K冷的电离原子的气体。当等离子体发生器150被操作时，源液体流100在进口142处进入反应室140，流过内部空间146，并且通过出口144从反应室140中出来。应当注意，还考虑了多个输入和多个在线源。此外，反应室可以从在线源以及驻留源接受输入。因此，可以对图1进行修改，使得调味剂源160和充碳酸气源170被输入到反应室140，而非混合器180。
源液体110对于所述分配装置被认为是在线的。这是指源液体源自于分配装置以外的源。例如，井可以是源液体的在线源。然而，更优选地，源液体从城市用水出口(城市源)，例如水库或者水塔泵出。在任情况下，在线源通常通过一系列管子(即管道)连接到水分配装置。然而，在本地井的情况下，考虑了从在线源到分配装置只有单一的管子。
源液体被以下物质污染到某种程度：寄生虫(例如血吸虫)、原生虫(例如微小隐孢子虫)、细菌(例如霍乱)、病毒(例如甲型肝炎)和/或金属、过氯酸盐及其他非生物物质。在所述装置的优选类别的实施方案中，以及在优选的分配方法中，所述波消灭至少99.9％的微生物。因此，处理的液体和饮用的液体产品优选是除去了99.9％的微生物的。考虑了源液体可以具有实质上任何实际的纯度。自来水被认为通常包含大约95％之间的H2O，并且被认为是源液体的良好在线源。蒸馏水是不太适合的，因为其包含很少或不包含溶解的盐类。当处理的水具有某种电-传导性时，可以较容易地使用标准匹配网络系统来匹配等离子体和水参数。
管道130优选是一般地从在线源延伸到和进入反应室的管子或者一系列管子。所述管道将源液体输送到所述波下，即其将源液体引入所述反应室，在反应室中所述源液体经受所述波的处理。沿着从在线源到分配装置的路径，管道的尺寸和构成可以改变许多次。例如，沿着所述路径，在一个点处所述管道可以是水泥渠道，在另一个点处是聚氯乙烯管，在另一个点是铜管，在另一个点可以是柔性管，等等。对源液体施加所述波通常产生分离的流--一个基本上是碱性的，而另一个基本上是酸性的。将两种流合并而形成所述处理的液体。
混合器180是其中处理的液体(即已经经受RF等离子体波)和附加的化学品被混合的区域。在优选类别的实施方案中，通过分配器分配的所述饮用的液体产品是泉水饮料。图1显示了调味品源160，其是包含调味的糖浆的容器，所述糖浆例如是可乐风味、樱桃风味或者无醇饮料风味。除调味品源之外，可以将充碳酸气源170加入所述混合器。应当注意，在此未提到的附加的化学品，包括维生素补充物，乙醇，和果汁，可以与处理的液体混合。混合的产品(饮用的液体产品)被从所述机器分配给消费者。
饮用的液体产品可以仅仅由处理的液体组成，然而在最优选的实施方案中加入了某种附加的化学品。考虑软饮料分配器的例子。在该例子中，源液体是水，充碳酸气源是碳酸化剂，并且调味品源可以是CokeTM调味剂。将碳酸化剂、处理的水和CokeTM调味剂合并，并且在混合器中混合，然后分配给消费者。
因为碳酸化剂和CokeTM调味剂没有经受所述波，因此加入碳酸化剂和/或调味剂可能导致液体产品的微生物含量升高。因此，更优选的实施方案可以包括使附加的化学品或者组分(例如调味剂)经受RF等离子体波，以便使总的饮用的液体产品经受所述波。在一个实施方案中，其中附加的化学品也经受所述波，可能有利的是将附加的化学品与源液体混合，然后使混合物经受所述波。可选择地，附加的化学品和源液体可以依次经受所述波。对于使附加的化学品和源液体分别地(即依次)经受所述波，可以将RF等离子体发生器编程，以便对每种化学品使用不同的设定。
本领域技术人员将认识到，图1的装置可以增大或者缩小比例。例如，图1的装置可以可选择地被看成具有多个输入和多个输出，只要至少某些源液体经受RF等离子体波发生器的波。分配器本身可以类似于典型的软饮料分配器，正如饭店中普通的情况。然而，其可以具有另一种构型，包括自动售水机的构型，并且在这样的构型中，分配器可以具有用于插入货币的货币窄口，以及用于返回货币的零钱窄口。此外，考虑了所述分配器或者至少反应室由一些类型的锁或者安全防范系统保护，以便保护所述RF等离子体。
分配饮用的液体的方法包括以下步骤：提供被污染的水源，使用RF等离子体发生器产生波，通过使污染的水在消灭至少95％的微生物的条件下通过所述波而产生处理的水，和分配所述处理的水。
污染的水可以具有较高的到较低的污染度，但是在任情况下，暴露于RF等离子体将破坏附加的微生物，使水相对地更安全和更纯。污染的水源可以是在线源，或者甚至是独立源，例如污染的水的容器。重要的是应当理解，术语水用以包括包含变化量的水的液体，虽然优选的水源通常包含高含量的水。
在使用RF等离子体发生器产生波中，RF等离子体发生器在以上描述的范围中操作。来自RF等离子体的波接触污染的水，借此产生处理的水。可能希望通过将处理的水过滤、反渗透等等来进一步处理所述处理的水。此外，可能有利的是在分配之前将附加的化学品(即调味品、补充物等等)与处理的水混合。
以上已经公开了涉及饮用的液体产品的分配的特定的实施方案和应用。然而，本领域技术人员显而易见的是，除已经描述的那些之外，在不背离本发明的概念的前提下，可以作出许多修改。因此，除了在所附权利要求的精神中，本发明的主题不受到限制。此外，在解释说明书和权利要求中，所有术语应该以与上下文一致的可能的最宽的方式解释。特别地，术语“包括”和“包含”应该被解释为以非排他的方式提到要素、组分或者步骤，表示所提到的要素、组分或者步骤可以存在或者被使用，或者与其他未明确提及的要素、组分或者步骤结合。
Claims (20)
1.一种用于分配饮用的液体产品的分配器，其包括：
源液体的在线源；
产生波的RF等离子体波发生器；和
将源液体输送到所述波的管道，以产生处理的液体，并且
所述液体产品包含至少某些处理的液体。
2.权利要求1的液体分配器，其中在线源包括城市用水出口。
3.权利要求1的液体分配器，其中管道将处理的液体通到出口，而不加入任何附加的化学品。
4.权利要求1的液体分配器，其还包括将处理的液体与调味剂混合的混合器。
5.权利要求1的液体分配器，其还包括包含软饮料糖浆的罐，和将至少某些处理的液体与至少某些所述糖浆混合的混合器。
6.权利要求1的液体分配器，其还包括包含碳酸化剂的罐，和将至少某些处理的液体与至少某些所述碳酸化剂混合的混合器。
7.权利要求1的液体分配器，其还包括包含RF等离子体波发生器的锁住的机箱。
8.权利要求1的液体分配器，其还包括包含货币窄口的锁住的机箱。
9.权利要求1的液体分配器，其还包括显示液体产品价格的显示器。
10.权利要求1的液体分配器，其中所述管道以至少两个实质上分离的流将所述源液体输送通过所述波，然后将所述分离的流再结合。
11.权利要求1的液体分配器，其还包括在在线源和液体产品分配器之间流动地定位的活性炭过滤器。
12.权利要求1的液体分配器，其中在线源提供有害健康的量的微生物。
13.权利要求12的液体分配器，其中所述微生物选自大肠杆菌、沙门氏菌、甲型肝炎病毒、微小隐孢子虫和脊髓灰质炎病毒。
14.权利要求1的液体分配器，其中RF等离子体波发生器具有0.44MHz-40.56MHz的基本频率。
15.权利要求1的液体分配器，其中RF等离子体波发生器具有10-35kHz的调制频率，2-40kV的脉冲振幅，5-45微秒的脉冲宽度，和10-35kHz的重复速率。
16.一种分配饮用的液体的方法，其包括：
提供被微生物污染的水源；
使用RF等离子体发生器产生波；
通过在消灭至少95％微生物的条件下使污染的水通过所述波来产生处理的水；和
分配所述处理的水。
17.权利要求16的方法，其还包括将处理的水与调味剂混合。
18.权利要求16的液体分配器，其还包括利用过滤器进一步处理所述污染的水和所述处理的水的至少一种。
19.权利要求16的方法，其还包括接受对一定量的处理的水的支付。
20.权利要求16的方法，其通过在消灭至少99.9％的微生物的条件下使所述污染的水通过所述波来产生处理的水。
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