TWI533919B - 水淨化裝置 - Google Patents

Description

水淨化裝置

本發明有關水淨化裝置，特別有關重力餵入式水淨化裝置，其沒有電及加壓水地操作，但本發明亦可適用於使用電力及加壓水之裝置。

遍及該說明書的先前技藝之任何討論絕不應被考慮為此先前技藝係普遍已知或形成該領域中之普通常識的一部份之許可。

各種型式之水淨化裝置在文獻、尤其專利中已被敘述，且數個模式係亦可用在市場中。一些水淨化裝置需要電力來運轉；範例包含基於紫外線(UV)之淨化器。一些淨化器不需要電力來運轉。此等淨化器亦已知為重力餵入式淨水器。燭式過濾器係傳統重力餵入式淨化器之範例。當今，燭式過濾器已被現代、3層次及4層次淨化器所替換。一種此淨化器已被敘述在世界專利第WO 2004/000732 A1號(Unilever)中。於此等淨化器中，於頂部腔室中藉由水柱的高度所施加之壓力(亦已知為“頭高”)，造成該水流經該下腔室中之各種過濾層次。

典型之家庭用重力餵入式淨水器具有三腔室；頂部腔室、中間腔室及底部腔室。該頂部腔室大致上被使用於預濾。通常其具有沉積物過濾器、諸如不織布濾材或編織濾材，其截留部份用肉眼可見的雜質、諸如灰塵及沉渣之微粒。該頂部腔室通常亦具有呈鬆散顆粒之形式、或緊密碳塊的形式之任一種的碳過濾器。該碳過濾器有助於截留有機雜質、化學品、及有惡臭之化合物。一些碳過濾器亦濾出微生物，被稱為胞囊，其係原生動物胞囊。範例包含小隱孢子球菌及梨型鞭毛蟲。胞囊係大於細菌及病毒。該中間腔室大致上被使用於水之消毒。一些現代過濾器、諸如在世界專利第WO 2004/000732 A1號(Unilever)中所敘述者亦使用化學淨化劑，較佳地已知為除生物劑。所選擇之作用劑為氯，大致上呈TCCA(三氯異氰尿酸)之錠片的形式。此等錠片於水中逐漸地釋放氯，且該除生物劑殺死大部份細菌及病毒。該除生物劑大致上被安置在卡匣內側。該卡匣使用精確地設計之氯(或另一鹵素)配給機構，用於計量控制下之數量的氯(或另一鹵素)送入水中。

世界專利第號WO 2004/000732 A1號亦揭示其本質上為一旦該水已流經該化學淨化劑，應有一預定的駐留時間，以便確保有效之微生物殺死。該申請案亦揭示在該化學淨化劑已作用至造成水未受微生物污染之後，任何過量之化學淨化劑或其副產物係藉著使該水通過由活性碳所組成之清除過濾器而去除。

重力餵入式水淨化裝置的問題之一為該輸出流率視可用於該過濾器之水柱的水頭而定。當該過濾進展時，該流率隨著輸入水之落降水頭而顯著地減少。當該過濾器開始隨著使用而阻塞時，此隨著較低流率之問題可變得主要不便及對於消費者的刺激之來源。

世界專利第WO 2008/028734 A1號(Unilever)敘述包括過濾媒介之起褶層及非起褶層的組合之過濾系統。此申請案敘述該流率為非恆定的水頭高度之函數。餵入該沉積物過濾器之水頭隨著水頭之起落而改變。用於過濾之可用的表面積亦隨著包圍該沉積物過濾器之水位的起落而改變。當水位降低至該沉積物過濾器之高度時，該沉積物過濾器表面的一部份上升高過水位，且接著其不會促成過濾。

世界專利第WO 9216272A(Scheurer,Anna)號揭示適合用於各種材料之過濾的過濾器及，且對於液體以及氣體作用劑兩者係有用的。該過濾器具有過濾器殼體，其中有至少一過濾器卡匣。於該卡匣殼體中，至少一分開壁面形成互相同軸地配置之至少二過濾器腔室，待清潔之作用劑連續地通過該腔室。此一卡匣殼體可經由殼體連接器被鎖固至另一卡匣殼體。於此發明中，該等壁面有關形成過濾器腔室，且能夠以不同的濾墊充填這些腔室，用於個別作用劑之淨化。

世界專利第WO 007000238A號(Unilever)揭示用於在水中配給消毒劑之單位劑量分解及配給裝置，包括具有基底之容器，該基底設有單位劑量配給孔口，複數翼片設置在該孔口下方，該等翼片係能夠支撐一設置在該容器中之單位劑量及凸輪操作式單位劑量分解及配給機構。其有關劑量分解及配給一單位劑量之消毒劑至一團水。其未揭示如何在比較恆定之流率運送已淨化的水，同時確保作用在待淨化的水上之化學淨化劑的充分駐留時間，以致輸出水為微生物安全地供飲用。

世界專利第WO 10034687A號(Unilever)揭示重力餵入式水淨化裝置，包括除生物劑單元；藉由壁面與清除器分開且定位毗連該清除器之貯槽，該清除器包括能夠由水清除該除生物劑或副產物之作用劑；及配給室，其互連至界定一流動路徑，在此該除生物劑係藉由該除生物劑單元加至該貯槽中之水，而該水在該壁面之上流入該清除器與經過出口流至該配給室，且該出口被定位，使得至少10重量百分比之作用劑係在該出口的最低位準之下，且該壁面延伸在該作用劑的最高位準之上及在該出口的最低位準之上。於此結構中，其本質上具有低於該出口及該壁面之最低位準的至少10%之濾材，以延伸高出該濾材之最高位準。

經由本發明，其已可能提供重力餵入式水淨化裝置，該水淨化裝置能在比較恆定之流率運送已淨化水，同時確保作用在待淨化的水上之化學淨化劑的充分駐留時間，以致輸出水為微生物安全地供飲用。

本發明之一目的係提供重力餵入式水淨化裝置，其可在比較恆定之流率運送已淨化水。

本發明之另一目的係提供駐留時間，在此被計量送入待淨化的水之化學淨化劑、例如鹵素基(濃烈的氧化化合物)被保持與該水接觸達一段預定時間，藉此沉澱出很多無機雜質。這亦在水中之病菌與該化學淨化劑之間提供充分的接觸時間，用於確保有效及高微生物純度。

發明之陳述

當於重力餵入式水淨化裝置中時，該等發明家已發現該等問題可被解決，具有該沉積物過濾器之腔室亦具有一圍繞該沉積物過濾器之隔室。該隔室具有由該腔室之底部向上地升起的側壁，以界定設有邊緣之開放頂部，該邊緣具有凹口。該隔室係與該腔室之壁面隔開，以界定環繞著該隔室的空間。較佳裝置令人驚訝地被發現可解決來自該裝置之流率遍及一使用時期逐漸減少的問題，及時常回流沖洗該碳塊過濾器之需求，尤其在不佳之水質的條件之下。

特別地是，本發明家已發現藉由在其開放端部提供一具有凹口之隔室，其係可能提供用於該驅動頭部之調整，且確保恆定之流率。藉由此一組構係亦可能確保充分之駐留時間被提供，用於該化學淨化劑起作用及如此獲得在微生物上安全地供飲用之輸出水。其係確保該水被淨化，以致達成細菌之6對數去除率、病毒之4對數去除率、及胞囊之3對數去除率。

發明概要

本發明提供一水淨化裝置，其具有藉由壁面所界定之腔室，該腔室具有：

(i)　入口；

(ii)　出口；及，

(iii)　沉積物過濾器，與該入口及出口呈流體相通，且位於它們之間；

其中該沉積物過濾器係藉由

(iv)　隔室所圍繞，該隔室具有由該腔室之底部向上地升起的側壁，以界定具有邊緣之開放頂部，該隔室係與該腔室之壁面隔開，以界定圍繞該隔室的空間；

其特徵在於該隔室之開放頂部的邊緣包括凹口。

於此敘述中，該“隔室”字詞將被使用於敘述圍繞該沉積物過濾器之緊靠外殼。安置該隔室的外部容器將被敘述為“腔室”。

該“包括”一詞係不意指為限制於任何隨後陳述之元件，但反之涵括主要或次要功能重要性之非指定元件。換句話說，所列出之步驟、元件、或選項不須為排它的。不論“包括”或“具有”之字詞何時被使用，這些術語係意指等同於如上面所界定之“包括”一詞。

詳細之敘述

本發明提供一水淨化裝置，其具有藉由壁面所界定之腔室，該腔室具有：

(i)　入口；

(ii)　出口；及，

(iii)　沉積物過濾器，與該入口及出口呈流體相通，且位於它們之間；

其中該沉積物過濾器係藉由

(iv)　隔室所圍繞，該隔室具有由該腔室之底部向上地升起的側壁，以界定具有邊緣之開放頂部，該隔室係與該腔室之壁面隔開，以界定圍繞該隔室的空間；

其特徵在於該隔室之開放頂部的邊緣包括凹口。

此腔室形成該水淨化裝置之腔室的其中之一。其較佳的是該裝置具有頂部腔室、中間腔室、及底部腔室，且其較佳的是該腔室(具有該沉積物過濾器與該隔室)為該中間腔室。該裝置亦可具有僅只二腔室，在該案例中，該腔室可被放置在該頂部或該底部，較佳地係該頂部。該裝置具有僅只此腔室係亦可能的。該等腔室可被彼此固定地連接，諸如藉由將該水淨化裝置形成為單一個一體成形裝置。該等腔室亦可拆卸地彼此連接。這允許其中所包括之任何腔室、或過濾器的周期性清洗。於此一案例中，該等個別之腔室可藉由任何習知機制、諸如藉著壓配合接頭或任何其他耦合接頭被裝至彼此。此等接頭亦可減少水之滲漏。所有腔室具有入口及出口。

該沉積物過濾器可為用於去除懸浮微粒材料的任何適當之機制。該沉積物過濾器可為由編織或不織布織物所製成。於此案例中；不織布織物係比編織織物較佳的。被使用於製成該沉積物過濾器的織物可為天然或合成的，較佳地係合成的。該織物可為由聚合物所製成，較佳地係熱塑性聚合物。合適之聚合物包含聚酯、聚丙烯及尼龍。聚酯係所選擇之材料。該沉積物過濾器有助於截留懸浮固體，該懸浮固體具有由1微米分佈至10微米之微粒尺寸。

其較佳的是該沉積物過濾器界定一對稱之橫截面，諸如正方形、長方形、三角形、圓形、或六角形剖面。圓柱形沉積物過濾器係勝過其他者為較佳的。此等過濾器界定圓形橫截面。當該過濾器被架構為圓柱體時，該圓柱體之高度可為2公分至50公分，且該圓柱體之直徑可為由1公分至50公分。這些尺寸被安置該圓柱體的腔室之尺寸所限制。該沉積物過濾器係附接至該腔室之底部，且係在該隔室內側。該沉積物過濾器可藉由任何習知機制、諸如穿過壓配合接頭、或螺絲配合接頭、或扭轉及固定接頭被附接至該腔室之底部。其較佳的是該沉積物過濾器係可分離地附接，以致如果需要，其可被清潔(再生)。該沉積物過濾器可藉由在流水中洗滌而被輕易地再生，且這可增加該過濾器之壽命。水之流率可在每一次此再生之後增加。

其較佳的是該沉積物過濾器被安裝在較佳地係塑膠之罐籠上，以致該過濾器可保持穩固，且不能由於藉由水柱所施加之壓力而崩塌。

該沉積物過濾器可具有單一或多數層起褶或未起褶織物。該沉積物過濾器可具有複數起褶部，且這是較佳的。起褶部增加其表面積，並依序被連結至可用於過濾之面積。同時其較佳的是單一沉積物過濾器被使用，該腔室亦可具有複數圓柱形沉積物過濾器，在此至少一濾材具有複數起褶部。較佳地係，未起褶過濾器之數目係1至10，而起褶過濾器之數目係亦1至10。當非起褶的過濾器之數目係1至5且起褶的過濾器之數目係1至5時，最佳性能被獲得。較佳地係，該起褶的沉積物過濾器之厚度係0.5毫米至15毫米，更佳地係至少1毫米至8毫米，且最佳地係至少1毫米至6毫米。較佳地係，該未起褶沉積物過濾器之厚度係0.5毫米至15毫米，更佳地係1毫米至10毫米，且最佳地係1毫米至6毫米。其較佳的是該沉積物過濾器之各層係同心地配置。它們亦可成螺旋形地纏繞。

該沉積物過濾器可被放置於任何方位中，但較佳的是其以垂直之方式被放置於在該腔室內側。本發明之較佳具體實施例允許利用具有大約300至1000平方公分的表面積之沉積物過濾器，但具有高達3000平方公分的面積之過濾器亦可被使用。

其較佳的是該隔室及該沉積物過濾器為同軸向的，但非必要的。該隔室係藉由側壁所界定。該等側壁由腔室之底部向上地升起，以界定設有邊緣之開放頂部，該邊緣具有凹口。此隔室圍繞該沉積物過濾器，維持該頂部打開。該隔室可界定對稱之橫截面。另一選擇係，該隔室可界定一不對稱之橫截面。該隔室之高度係使得其能對該沉積物過濾器提供需要之水頭，以達成該目標流率，直至該沉積物過濾器沒有表面來過濾水。另一選擇係，該隔室之高度對該沉積物過濾器的高度之比率較佳地係1:1至1.5:1。該隔室之高度亦可為較佳地係在該沉積物過濾器的高度之+/-60%內。該隔室在其基底之最寬部份的寬度對該沉積物過濾器在其基底之寬度的比率較佳地係1:0.1至1:0.9。當該隔室向上地延伸時，其可向外延伸。於此案例中，藉由該隔室之基底所佔有的面積將為比藉由其頂部所界定之面積較小，且該壁面之總體積可增加。其較佳的是該隔室之邊緣的寬度對該沉積物過濾器在其頂部之寬度的比率係1:0.05至1:0.9。

該隔室之開放頂部的邊緣具有凹口，水流經該凹口及收集在環繞該隔室之空間內。該凹口之功能係允許該水流入該沉積物過濾器及該隔室間之空間。其較佳的是該凹口被定位在一遠離該腔室之入口的端部。這可有助於對於該水提供充分長之駐留時間，直至其遇見該沉積物過濾器。較長之駐留時間可為有益的，因污垢、灰塵及其他懸浮雜質可被允許沉澱在該腔室之底部。這將有助於減少該沉積物過濾器上之微粒負載，且如此有助於延長該沉積物過濾器之壽命，及可需求較少之洗滌之次數。水經過該入口進入該腔室，該入口可譬如位在該腔室之底部，且較佳地係呈管子之形式，與接著向上地升起。

其較佳的是該隔室係沿著該隔室之高度與該腔室之壁面熔合，且更佳地係該隔室係在該凹口最接近該入口的原點沿著該隔室之高度與該腔室之壁面熔合。其較佳的是該隔室係使用堰板與該腔室之壁面熔合至該入口。

該腔室之設計及容量可允許用於沒有可引發諸水層之任何互混的亂流。水在該腔室中順著靠近之理想栓塞流動路徑由底部升起至頂部。水可在其抵達該凹口之前停留於該腔室中達大約10至50分鐘。這可在該腔室之底部對於雜質的沉澱作用提供充分之時間，且藉此其亦可減少該沉積物過濾器上及亦在隨後的過濾步驟上之微粒負載。

不希望被理論所限制，吾人相信一旦水開始在該隔室內側收集，過濾之過程開始，且該沉積物過濾器的下徑向部份開始被利用來過濾。遍及一時期，該等下部份能以懸浮微粒物質變得阻塞。當這發生時，該隔室及該沉積物過濾器間之環狀空間中的水位升起，且由於沉積物過濾器之局部阻塞的表面積之損失可被額外之水頭所補償，而維持來自該沉積物過濾器之水的恆定輸出。此過程持續，直至該腔室中及該隔室內側之水位變得相同。這可當沒有可用於該沉積物過濾器供過濾的表面積時發生。其較佳的是該腔室具有一或多個浮標。在此點，該浮標可被作動，以關閉水之供給進入該腔室。

該等發明家已發現藉由隔室所圍繞之沉積物過濾器係能夠相當地高流率地運送。

該沉積物過濾器可需要定期清洗。這可在水的流動液流之下作成。用於給定水品質的沉積物過濾器之清洗的頻率將視提供至該沉積物過濾器的表面積而定，且當該濾材被使用時，亦視媒介之可漸進地變阻塞的有效孔隙率而定。本發明之較佳裝置可提供一於重力餵入式水淨化裝置中在比較恆定之流率無限地進行過濾的機制，如果該沉積物過濾器係設有所需之表面積。過濾可持續，直至該沉積物濾材之表面積的阻塞變得不可逆。較佳具體實施例可運送約70-80毫升/分鐘的流率。不希望藉由理論所限制，吾人亦相信該混濁水(100 NTU)亦能在合理恆定之流率被過濾。該沉積物過濾器允許用於大部份該微粒雜質之去除，且在恆定之流率供給清水至過濾之隨後階段，其可為碳過濾器或最後將運送該輸出水而在流率中無任何顯著下降之任何其他過濾機構。

此腔室之容量較佳地係大約2.5公升，但其可為較小或較大。如果上述之浮標因任何理由發生故障及不會停止由頂部腔室至中間腔室的水之供給，有時候該腔室可收集比其設計容量更多之水。如果這發生，為了引導該溢流，該腔室可具有定位在該凹口上方之溢流孔口。

其較佳的是具有水可瀝濾的化學淨化劑之卡匣係裝至該腔室之壁面，且該卡匣之出口係與該腔室呈流體相通。該卡匣之出口可藉由任何習知機構與該腔室相通。其較佳的是該機構為管子。該卡匣可包括任何傳統呈粉末、由小粒而成、錠片、或液體形式之淨化劑。較佳之化學淨化劑包含五碘化物樹脂或任何另一除生物劑樹脂、三氯氰尿酸(TCCA)、溴氯海因(BCDMH)、及TCCA與BCDMH之組合。其係亦可能使用其他傳統鹵素釋放化合物，諸如二氯異氰尿酸鉀，二氯異氰尿酸鈉、氯化磷酸三鈉、次氯酸鈣、次氯酸鋰、單氯銨、二氯胺、[(單-三氯)-四(單鉀二氯)]戊異氰尿酸酯、1,3二氯-5,5-二甲基海因、對甲苯二氯磺胺、三氯三聚氰胺、N-氯胺、N-氯代丁二醯亞胺、N,N'-二氯偶氮脒、N-氯乙醯-尿素、N,N-二氯偶氮脒、N,N-二亞氯酸鹽、及氯化雙氰胺。TCCA、BCDMH、及TCCA與BCOMH之組合係最佳的水可瀝濾之化學淨化劑，且其特別較佳的是該TCCA、BCDMH、及TCCA與BCOMH之組合係呈錠片之形式。該卡匣可包括一錠片、或錠片之堆疊。較佳地係，該卡匣係按照世界專利第WO 2007/144256 A1號(Unilever)所製成。

該卡匣可從外部裝在該腔室之壁面上。於此一案例中，該腔室具有設置在外部之插座，該插座具有與該腔室之內部相通的內側同軸管及該卡匣之入口，在此該卡匣係在該插座藉著互補形插頭裝至該腔室，且該插頭具有同軸向之內部孔口，該孔口之形狀被設計成可承納該插座的內側同軸管。該卡匣之出口係與該腔室之入口呈流體相通。為著本發明之目的，該“流體”一詞意指水。其係非常較佳的，但非必要該水在其進入具有該沉積物過濾器的腔室之前首先流經含有該化學淨化劑之卡匣。為此緣故，其較佳地係將該卡匣放置在該沉積物過濾器之前(亦即其上游)。較佳地係，離開該卡匣之水藉著在該腔室之底部打開的管子被引導至具有該沉積物過濾器及該隔室的腔室之入口。在該水已流經含有化學淨化劑的卡匣之後，一些化學淨化劑瀝濾進入該水。該化學淨化劑作用在微生物實體、諸如細菌及病毒上，且抑制它們。於較佳裝置中，含有已瀝濾化學淨化劑之水在其接觸該沉積物過濾器之前被給予充分高的“駐留時間”。此“駐留時間”係基於該化學淨化劑之濃度、該腔室之容量及流率所決定。一些化學淨化劑可需要較少之駐留時間，因為它們可比較快地作用。其他化學淨化劑可需要較長之駐留時間，因為它們可相當慢地作用。該化學淨化劑之溶解度、水之溫度、已淨化水之目標消毒工作等亦可為該駐留時間之重要因素。

其較佳的是相對較長之駐留時間係藉由將位在該隔室之開放頂部的邊緣之凹口放置成遠離該腔室之入口所達成，該腔室具有該沉積物過濾器及藉由側壁所界定之隔室。以此方式，水(含有已瀝濾化學淨化劑)被造成在其接觸該沉積物過濾器之前駐留在該腔室內側達一相對較長的時間。

其較佳的是該腔室具有安置水收集盤的升高平臺、及用於由該平臺內與該除生物劑卡匣呈流體相通之孔口，在此該升高平臺：

(i)　係在高於該凹口與該滿溢孔口之高度；

(ii)　使其基底與該腔室之底部齊平；

(iii)　被熔合至該腔室之壁面；及

(iv)　與該隔室具有至少一接觸點。

該基底未與該腔室之底部齊平係亦可能的。於該案例中，該升高的平臺將不接觸該腔室之底部。同時其較佳的是在該升高平臺及該隔室之間有至少一接觸點；該升高平臺及該隔室二者亦可被隔開。當該平臺及該隔室係呈接觸時，其較佳的是該接觸係沿著該隔室之高度。其較佳的是流出頂部腔室之水首先落在該水收集盤內之升高平臺上，且接著該水流入該卡匣內側之化學淨化劑。經處理之水由該除生物劑卡匣離開，且在該腔室中開始收集水之前，被引導至在該腔室(具有該沉積物過濾器及該隔室)之底部行進。當在該腔室中收集水時，水由底部至頂部順著一向上移動。

較佳地係，該腔室在相向於其底部的外側面上具有複數支腳，該等支腳被定位朝向該腔室之盡頭。於一較佳具體實施例中，有四支腳。

該水淨化裝置較佳地係包含與該沉積物過濾器呈流體相通之碳塊過濾器，使得該水在其已流經該沉積物過濾器之後流經該碳塊過濾器。其較佳的是該碳塊過濾器被安置在具有該沉積物過濾器及該隔室的腔室下方之殼體中。在另一方面，該碳塊可被定位在該沉積物過濾器之後，使得該沉積物過濾器包圍該碳塊，該碳塊被定位當作該隔室之最內側部份。當作一較佳特色，微過濾模組係附接至該出口，且係與該碳塊呈流體相通。其較佳的是在外殼內側定位該微過濾模組，以形成微過濾卡匣。

該微過濾隔膜被選擇具有0.05至0.5平方米的範圍中之表面積及具有0.1-1微米的範圍中之孔徑尺寸。其較佳的是該水經過該微過濾卡匣之流動係於該往下方向中及與該重力流一致。

碳塊過濾器係於該技藝中熟知的。供使用於重力餵入式水淨化裝置中之典型的碳塊過濾器包含具有微粒尺寸之粉末活性碳(PAC)，使得95重量百分比之微粒通過50網目之濾網，且至多12重量百分比之微粒通過200網目之濾網。另一選擇係，吾人可使用包含具有微粒尺寸之中介活性碳(IAC)的碳塊，使得95重量百分比之微粒通過35網目之濾網，且至多5重量百分比之微粒通過60網目。該碳塊可使用聚合物黏合劑所束縛，較佳地係具有少於5單位之溶化流率(MFR)。水經過該碳塊過濾器之流動可為往下或徑向或一起徑向且向上經過該碳塊過濾器之壁面及同樣經過其底部表面。較佳地係，水可被造成首先經過該殼體及該碳塊過濾器間之環狀空間往下流入安置該碳塊過濾器的外側殼體，且接著水徑向地進入及經過其與進入該碳塊之水相通的底部表面，並藉由向上移動經過該碳塊內之中空通道(相對於該重力，亦被稱為向上流動)離開。於此案例中，在該碳塊的上端，其可具有複數出口點，水經過該等出口點滿溢出該碳塊及開始收集於其被安置的腔室中。此腔室較佳地係被放置在具有該沉積物過濾器及該隔室的腔室下方。此等碳塊過濾器已被敘述在世界專利第WO 2004/014803 A1號(Unilever)中。該碳塊過濾器可被定位在塑膠殼體或罐籠中，該殼體或罐籠具有用於其在該腔室內側之配件的機構，該機構被安置在該腔室中。

當除生物劑的卡匣在該沉積物過濾器之後、亦即該沉積物過濾器的下游被固定時，該裝置可較佳地係具有二碳塊。於這些案例中，第一碳塊被放置緊接在該沉積物過濾器之後。此後，該水與該化學淨化劑接觸。該淨化劑接著在水中被瀝濾。此水接著被允許等候達一預定時期，在此時期之後，其被造成通過該第二碳過濾器。此過濾器被稱為清除器。其對於由該化學淨化劑析出之化學副產物具有親和力。甚至當該除生物劑卡匣係位在沉積物過濾器之前時，可在該沉積物過濾器之後有二串連的碳過濾器。

不希望被理論所限制，吾人相信在本發明之較佳具體實施例中，該水首先接觸該除生物劑、諸如氯配給錠片，其有助於凝聚/沉澱出大部份該無機污染物。相對較長的沉澱時間減少在隨後之過濾過程的微粒負載。在經過該沉積物過濾器過濾之後，實際上有可於過濾的下一階段中造成流率中之顯著下降的很小之微粒雜質，該微粒雜質可為經過碳塊。較佳具體實施例解決重力過濾器之問題，其中該碳塊過濾器極常阻塞，需要手動介入來清洗。

當該隔室內側的水頭高度係約5至50公分、較佳地係5至20公分時，重力餵入式水淨化裝置之較佳具體實施例提供(水)之約70-80毫升/分鐘的比較恆定之流率。當其較佳的是該重力餵入式水淨化裝置不包含流量控制機構或虹吸管來調節該水之流率時，此機構可被使用。該等發明家已觀察到當該化學淨化劑之溶解度被維持在0.1%至1.75%時，此流量控制機構可能不需要。於傳統重力餵入式水淨化裝置中，用於在被計量之化學淨化劑的數量上之精密控制，用於調節水的流率之機構通常變得需要。這是因為減少水之水頭高度影響該流率，且其變更該水及化學淨化劑間之接觸時間。這可導致將被計量送入該水的化學淨化劑之數量的波動位準。

該裝置及各種模製零組件可被由任何材料、諸如塑膠、玻璃、合成材料、或金屬所製成。該裝置之總容量可為3公升至50公升。具有該沉積物過濾器及該隔室之腔室可被裝至任何適當地設計尺寸之頂部及底部腔室，以獲得較小或較大尺寸的裝置。當該腔室具有該沉積物過濾器、該隔室、及除生物劑卡匣時，其可被用作單一腔室淨水器，且消費者可被詢問使用其本身之頂部及底部腔室。這可減少該淨化器之成本及使得其負擔得起。

本發明現在將以非限制之較佳具體實施例的圖示之幫助被說明。於該等圖示之敘述中，類似數字已被使用來代表類似特色。

圖1係水淨化裝置之具體實施例的立體圖，以看穿之方式顯示設置在該裝置內的零組件。該裝置1具有三個腔室，即連接至該中間腔室3之頂部腔室2，該中間腔室3依序被連接至該底部腔室4。該中間腔室3係藉由壁面(所有四個壁面藉由共用數字3a所代表)所界定。該中間腔室具有入口5，其係在該中間腔室3內側。該沉積物過濾器6及該隔室(藉由同軸壁面所界定)7能在該中間腔室3內側被看見。

現在參考圖2，圖1的具體實施例由側面之剖視圖能被看見。該中間腔室3之入口5係管子之形式。該沉積物過濾器6被安裝在罐籠(在此視圖中未藉由任何數字所表示)上。該沉積物過濾器係與該入口5及出口(在此視圖中未被看見)呈流體相通，且係位於該入口5及該出口之間。該沉積物過濾器6係藉由從該腔室之底部向上地升起的隔室7所圍繞，且該隔室係與該腔室之壁面隔開，以界定一環繞著該隔室之空間。該沉積物過濾器6為圓柱形。該隔室7界定一圓形橫截面。在該腔室3的壁面及該隔室7之間有一環狀空間。當水由該入口5進入該腔室3時，此空間首先以水充填。具有水可瀝濾的化學淨化劑之卡匣8係從外部裝至該中間腔室3，且該卡匣之出口係與該腔室3之入口5流體相通。碳塊過濾器9係與該沉積物過濾器呈流體相通，且係藉由扭轉及裝配接頭裝在該沉積物過濾器6下邊。該碳塊過濾器被安置在該底部腔室4中。該碳塊過濾器9係與該沉積物過濾器呈流體相通，使得水在其已流經該沉積物過濾器6之後流經該碳塊過濾器。該底部腔室4具有一配給水的水龍頭10。

於使用中，當使用者將水充填進入該頂部腔室2時，該水經過適當地設計之孔口流出該頂部腔室進入該卡匣8(在此視圖中未被看見)。在此其接觸該化學淨化劑。於接觸時，該經處理之水離開該卡匣8及經過該入口5進入該中間腔室3。其接著裝滿該腔室3的壁面及該隔室7間之空的空間。當該水已上升直至該隔室的邊緣上之凹口時(在此視圖中未被看見)，該水流入環繞該隔室7及該沉積物過濾器6之空間，且接著過濾之過程在該沉積物過濾器6之最低端部開始。此後，該水通過進入該碳塊過濾器9，該碳塊過濾器係與該沉積物過濾器6呈流體相通。該水接著離開該碳塊過濾器及收集在該底部腔室4中。水龍頭10可被打開，以配給水。

圖3係圖2之剖視圖的一部份之放大視圖。該沉積物過濾器係裝在該中間腔室3內側。該空氣通氣管之數字被顯示為11。該沉積物過濾器係安置在罐籠6a上。

圖4係圖1的裝置之腔室(具有該沉積物過濾器6及該隔室7)的局部切開立體圖，該腔室設有附接之碳塊過濾器9。此視圖顯示經過該開口5通至該中間腔室3內側之管子5a。該隔室7具有該凹口7a。該腔室3具有升高平臺12，該平臺12具有用於由該平臺內與該卡匣呈流體相通之孔口。該升高平臺12係在高於該凹口7a、及該滿溢孔口15之高度。該升高平臺之基底係與該腔室3之底部齊平，且該平臺12係熔合至該腔室之壁面3a(此數字代表所有四個壁面)；且其可為與該隔室7的一接觸點。該中間腔室3具有浮標13。不論該中間腔室中之水位何時由於沉積物過濾器阻塞而上升，該浮標藉由密封該頂部腔室孔口來防止水由該中間腔室3之滿溢。如此，不論頂部腔室何時未將水傳送進入中間腔室用作對消費者的一指示，並指示該沉積物過濾器需要清洗。

於此等狀態中，該消費者可洗滌該沉積物過濾器6及將其重新插入該裝置。數字14係該沉積物過濾器之出口，其係與中間腔室3連接，水經過該出口離開該中間腔室3(在已通過該沉積物過濾器6之後)，且接著進入該碳塊過濾器9。

圖5係圖4之立體圖的一部份之放大視圖。

現在參考圖6，顯示圖1的具體實施例之較佳特色，於腔室3中有呈管子之形式的入口5。該沉積物過濾器係與該入口5及出口(在此視圖中未被看見)呈流體相通，且係位於該入口5及該出口之間。該沉積物過濾器6係藉由該隔室7所圍繞，並使該隔室之壁面由該腔室之底部向上地升起(16)，且其係與該腔室之壁面隔開，以界定環繞該隔室之空間。碳塊過濾器9係定位在該沉積物過濾器6內側。該隔室7界定一圓形橫截面，且該開放頂部(17)之邊緣具有凹口7a。7b代表該凹口最接近該入口5之起點。該隔室及該腔室(19)間之接頭係皆沿著該隔室之高度。該腔室3的壁面及該隔室7之間有一環狀空間。當水由該入口5進入該腔室3時，此空間首先用水填滿。具有水可瀝濾的化學淨化劑之卡匣8係從外部裝至該中間腔室3，且該卡匣之出口係與該腔室3之入口5流體相通。該碳塊過濾器9係與該沉積物過濾器呈流體相通，使得該水在其已流經該沉積物過濾器6之後流經該碳塊過濾器。微過濾卡匣(20)被裝至該碳塊之出口。於此一組構中，該水流將為如藉由該等箭頭所指示者，且將確保該除生物 劑之加入與該水在該凹口之上流動以通過該沉積物過濾器且隨之通過該碳塊的時間間之最大時間流逝。該微過濾卡匣之製備係一額外之製備，以確保水之完全微生物純度。

本發明現在將用以下非限制範例之幫助來說明。

範例 範例1：平均流率

於此實驗中，水被通過圖1之裝置。通過該裝置之水的總量、循環之次數、及水(由該頂部腔室進入具有該沉積物過濾器之第二腔室)的平均流率被記錄。該資料被呈現於表1中。

表1中之資料指示該流率係相當恆定的，且亦高於70-80毫升/分鐘之較佳位準，甚至在67次循環之後。

範例2：所需介入之次數的比較評價

此實驗之目的係當使用該裝置之較佳具體實施例時，決定使用者將需要多少次來清潔該碳塊過濾器(亦即該手動介入之次數)。根據本發明的控制及裝置中所使用之碳塊係由活性碳微粒所製成，在此該等微粒之95%具有在60至200網目的範圍中之微粒尺寸。該等裝置皆具有沉積物過濾器及碳塊過濾器，但該控制裝置係無該隔室，其根據本發明係存在於該裝置中。該方法係如下。

為模擬水之比較壞的品質，該等發明家製備一合成之“測試水”。此測試水包括1000ppm之由像鐵、錳及鋁的雜質所組成之總溶解固體(TDS)，及由經過亞利桑那(Arizona)測試灰塵所組成之15ppm的總懸浮固體(TSS)，以測量該流率，該測試水被填入每一裝置之頂部腔室，且被允許通過該淨化過程之每一階段，及最後被收集在該等底部腔室中。為給定之水容量記錄用於收集該底部腔室中之水所費時間，以計算該流率。當該流率下降低於35至40毫升/分鐘時，該等碳塊過濾器被逆洗，用於恢復該流率。每一次逆洗被考慮為一次介入。該資料被顯示在表2中。

表2中之資料指示習知淨水器(無環繞該沉積物過濾器之隔室)需要相當大之介入，同時如圖1中所敘述之裝置甚至在1500公升的水已通過之後不需要單一次介入。

範例3：有及無該隔室之裝置-水之流率的比較評價

此實驗之目的係決定包圍該沉積物過濾器的隔室之存在如何影響水的流率。該裝置之較佳具體實施例係相對於具有相同尺寸及元件的另一裝置比較。該比較裝置不具有包圍該沉積物過濾器之隔室。較佳具體實施例具有該沉積物過濾器及於該等中間腔室中之隔室。二實驗被進行，一實驗使用具有300平方公分表面積的沉積物過濾器(在兩實驗中使用相同之過濾器)，且另一實驗使用具有1000平方公分表面積的沉積物過濾器(在兩實驗中使用相同之過濾器)。被用於範例2的合成測試水亦在此被使用。該資料被顯示在表3中。

於此實驗中，一堆疊之所有三個腔室、即頂部、中間及底部腔室被組裝。水在該頂部腔室被加入，且被允許通過該整個系統。當(1)頂部腔室具有約110-130毫米水頭之盈滿的水時、(2)當頂部腔室水落至中間高度55-65毫米水頭時及當頂部腔室水頭落至25-30毫米水頭時，被收集於該底部腔室中之水的流率被測量。

表3中之資料指示較佳具體實施例提供稍微較高之流率。

範例4：藉由使用較佳裝置的水之微生物純度

在提供微生物上安全之飲用水中，為測試較佳裝置(圖1之裝置)的功效，加以Klebsiella terrigena(一種細菌)、MS2 Bacteriophage(一種病毒)、及胞囊測之試水被製備。氯基化學淨化劑之錠片被使用於該卡匣中。水中之氯的濃度被保持在1.78ppm(百萬分之一)。輸入水中之微生物的數量係藉由熟知之分析方法所決定。該相同之方法被使用於決定由該水龍頭所配給的水(輸出水)中之微生物的數量。微生物的數量間之差異(亦即該對數減少率)指示該裝置之功效。結果被顯示於表4中。

表4中之資料指示較佳裝置提供細菌、病毒及胞囊之顯著較高的對數減少率。

應了解所說明之範例提供用於具有相當高及恆定流率之水淨化裝置，且其需要最小之手動介入。

本發明之較佳具體實施例有助於提供：

(i)　適當地高之過濾速率，其甚至在過濾大水量之後將被維持；

(ii)　有效率之預先過濾系統，其為雜質之沉積提供充足的時間，並藉此有助於減少隨後過濾過程中之過濾器上的負載；及

(iii)　比較恆定之流率，而沒有任何顯著之手動清洗；

(iv)　長駐留時間，供該化學淨化劑作用在該等病菌上，其係藉著該隔室中之凹口所達成。

應了解在此中所說明及所敘述之本發明的特定形式係意欲僅只表示為可在此中所作成之某些變化，而未由該揭示內容之清楚教導脫離。

雖然本發明已參考特定具體實施例被敘述，那些熟練該技藝者應了解本發明可被以許多其他形式具體化。

1．．．裝置

2．．．頂部腔室

3．．．中間腔室

3a．．．壁面

4．．．底部腔室

5．．．入口

5a．．．管子

6．．．沉積物過濾器

6a．．．罐籠

7．．．隔室

7a．．．凹口

7b．．．起點

8．．．卡匣

9．．．碳塊過濾器

10．．．水龍頭

11．．．通氣管

12．．．平臺

13．．．浮標

14．．．出口

15．．．滿溢孔口

16．．．壁面

17．．．頂部

18．．．邊緣

19．．．腔室

20．．．微過濾卡匣

圖1係水淨化裝置之具體實施例的立體圖，以看穿之方式顯示設置在該裝置內的零組件。

圖2係圖1的具體實施例由側面之剖視圖。

圖3係圖2之剖視圖的一部份之放大視圖。

圖4係圖1的裝置之腔室(具有該沉積物過濾器及該隔室)的局部切開立體圖。

圖5係圖4之立體圖的一部份之放大視圖。

圖6係剖視圖，顯示圖1的具體實施例之較佳特色。

3．．．中間腔室

3a．．．壁面

5．．．入口

6．．．沉積物過濾器

7．．．隔室

7a．．．凹口

7b．．．起點

8．．．卡匣

9．．．碳塊過濾器

15．．．滿溢孔口

16．．．壁面

17．．．頂部

18．．．邊緣

19．．．腔室

Claims (14)

1. 一種水淨化裝置(1)，包括藉由壁面(3a)所界定之腔室(3)，該腔室具有：(i)入口(5)；(ii)出口(14)；及，(iii)沉積物過濾器(6)，與該入口(5)及出口(14)呈流體相通，且位於它們之間；其中該沉積物過濾器(6)係藉由(iv)隔室(7)所圍繞，該隔室具有由該腔室(3)之底部向上地升起的側壁(16)，以界定具有邊緣(18)之開放頂部(17)，該隔室(7)係與該腔室(3)之壁面(3a)隔開，以界定圍繞該隔室(7)的空間；其特徵在於該隔室(7)之開放頂部(17)的邊緣(18)包括凹口(7a)。
2. 如申請專利範圍第1項之水淨化裝置，其中該隔室(7)係沿著該隔室(7)之高度與該腔室(3)之壁面(3a)熔合(19)。
3. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，其中該隔室(7)係沿著該隔室(7)之高度在最接近該入口(5)的凹口之起點(7b)與該腔室(3)之壁面(3a)熔合。
4. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，其中卡匣(8)包括入口及出口，並儲藏水可過濾的化學淨化劑，與裝至該腔室(3)之壁面(3a)，且該卡匣(8)之出口係與該腔室(3)呈流體相通。
5. 如申請專利範圍第4項之水淨化裝置，其中該腔室(3)之壁面(3a)具有定位在該凹口(7a)上方之滿溢孔口(15)。
6. 如申請專利範圍第5項之水淨化裝置，包括升高平臺(12)，該平臺具有水收集盤及用於由該平臺內與該卡匣呈流體相通的孔口，在此該升高平臺：(i)係在高於該凹口與該滿溢孔口(15)之高度；(ii)使其基底與該腔室之底部齊平；(iii)被熔合至該腔室之壁面(3a)；及(iv)與該隔室(7)具有至少一接觸點。
7. 如申請專利範圍第6項之水淨化裝置，其中與該隔室接觸之點係沿著該隔室之高度。
8. 如申請專利範圍第4項之水淨化裝置，其中該卡匣(8)係從外部裝在該腔室(3)之該壁面(3a)上。
9. 如申請專利範圍第4項之水淨化裝置，其中該壁面(3a)具有設置在外部之插座，該插座設有與該腔室(3)的內部及該卡匣之入口呈流體相通的內部同軸管，在此該卡匣係藉著互補形插頭裝至該插座；該插頭具有一同軸之內部孔口，該孔口之形狀被設計成可承納該插座的內部同軸管。
10. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，其中該隔室(7)之高度對該沉積物過濾器(6)的高度之比率係1：1至1.5：1。
11. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，其中該隔室(7)在其基底之最寬部份的寬度對該沉積物過濾器(6)在其基底的寬度之比率係1：0.1至1：0.9。
12. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，其中該邊緣(18)之寬度對該沉積物過濾器(6)在其頂部的寬度之比率係1：0.05至1：0.9。
13. 如申請專利範圍第1或2項之水淨化裝置，包括與該沉積物過濾器(6)呈流體相通的碳塊過濾器，使得該水在其已流經該沉積物過濾器(6)之後流經該碳塊過濾器(9)。
14. 如申請專利範圍第13項之水淨化裝置，其中微過濾模組(20)係與該碳塊過濾器(9)呈流體相通。