水处理装置的制作方法

本发明要求了于2017年08月11日递交的美国临时申请62/544,594作为优先权。

本发明是关于一种水处理装置，尤其是一种具有一系列喷嘴及一种金属催化剂的水处理装置，其用于过滤及净化水池里面的水。本发明能够让使用者使用较少的有害化学物质，而保持游泳池的池水不会有藻类及细菌。

背景技术：

游泳是炎炎夏日最佳的消暑方式之一，但是游泳者很难确定：游泳池已经正确适当地处理维护，游泳池里面的水是干净而且安全的。在市场上有众多现有的方法可以过滤及消毒游泳池的水。目前通行的方法及装置依赖化学药品的添加及高度复杂的过滤系统，以将细菌及不想要的颗粒从水中移除。氯可以杀死细菌及控制藻类，因此普遍地使用于美国及世界各地。也有其他的化学药品被添加于游泳池的水中，以保持游泳池墙壁及底部的干净，并且减少藻类的生长。由于游泳池的水一般都会被高度地处理，因此对氯过敏和皮肤敏感的人就会产生健康上的问题，例如皮肤搔痒或者流鼻涕等不适的症状，而使游泳者无法尽兴地享受游泳的活动。即使没有健康上的状况的人，添加氯气的池水也一样会造成某些问题。添加氯气的池水不仅具有强烈的味道，而且进入游泳者的眼睛时也会造成不舒服。

用氯处理通常会增加水的ph值，因此通常会添加盐酸到水里面来降低ph值到一个比较可以接受的中性值。没有适当地管理的游泳池水的质量，常常会对游泳者造成各种健康上的问题，尤其是对经常暴露在这种环境中的人，譬如说游泳的运动选手。人们会选择在游泳池游泳是因为他们假设这是一个受控制的安全环境。然而从以上提到的种种问题来看，游泳池反而可能会变成是对健康有害的地方。

因此，使用其他的方法及设备来过滤及消毒游泳池水是有必要的。在过去的半个世纪，许多其他的方法被发现可以完全消除或者明显地降低氯及其他化学物质使用于游泳池。在目前有4个常用的其他方法被用于消毒游泳池水，其包括：盐氯产生机、溴净化器、离子化装置、及先进氧化剂处理(aop)。

盐氯产生机通常连接于游泳池的电力供应系统。盐氯产生机所产生的氯，在形式上较传统的氯气净化器所产生的较为柔和。这种形式的氯，不具有传统的氯气净化器所产生的氯所具有的味道及刺激性。于是，游泳者的眼睛及皮肤可以体验到比较少的刺激。相较于传统的方法直接将氯气灌进游泳池里面来处理水，盐氯产生机连续产生氯气，直到需要更多的盐为止。然而，因为需要使用的盐胞，盐氯产生机需要较高的初始成本及维护成本。再者，盐氯产生机会造成游泳池的盐浓度过高，而过高的盐浓度会容易腐蚀游泳池衬里、扶手、灯具、及其他设备。

如同氯气，溴也是藉由与细菌、有机物、及其他水中的污染物反应而进行消毒。然而这两者有些许不同。一旦与污染物反应或结合，氯就变得不具活性。溴不像氯，即使与污染物结合，溴会更加稳定而且继续有作用，尤其是在温水之中。于是，溴的作用比氯更加的持久。更且，跟氯相比，溴的味道比较轻而且也比较不具刺激性。不过，一旦沾上游泳者的皮肤，溴也是比较难以被移除。再者，溴比氯更加昂贵，因此通常也不是一个经济的选择。

离子净化装置使用带电的金属电极，释放离子到游泳池水里面，这些金属通常是铜、银、或镍。这些金属离子于是就与污染物结合，并且杀死他们。这种类型的净化器通常并不昂贵，而且置换离子净化装置内的金属电极也不会花很多钱。更者，离子净化装置不会产生与氯相关的问题，例如：不好的味道、皮肤过敏、及设备容易腐蚀等等。然而，离子净化装置并不会对池水进行氧化，而且要花较多的时间对抗污染物。再者，使用离子净化装置可能会产生金属，例如说铜，染色的问题，而这种问题的维护费用也较昂贵。

aop装置使用化学氧化的方式，来移除池水里面的有机污染物。先进氧化剂处理装置产生氢氧自由基；氢氧自由基是高度活性而且非常不稳定的化学物质。氢氧自由基会附着于细胞，破坏它的组成，导致细胞的崩溃及毁坏，藉此氢氧基可以杀死有机污染物。在许多商业性的游泳池，隐孢子虫病已经逐渐变成一个健康上的问题，而氢氧自由基则可以杀死对氯具有抗性的隐孢子虫病原体。再者，氢氧自由基比起一般的处理游泳池水的氧化剂，例如氯、溴、过一硫酸氢钾、过氧化氢、及臭氧，来得更具有氧化力。所以，氢氧基可以用非常快的速度与有机物反应。因此，与其它的净化方法相比较，池水在用氢氧基处理之后，使用者不用等待太长的时间就可以使用。根据氢氧基产生的方式，目前有4种aop装置：水电解法装置、直接臭氧喷射装置、紫外线(uv)加速臭氧产生系统、及直接氢氧基喷射装置。

水电解法装置通常包含带电的电极，也就是一个阴极及一个阳极，通常是浸在水里面的铜或银。在电荷的作用之下，电极分解，并且使水分子解离成氢原子及氢氧自由基。水电解法装置的电极在经过一段时间之后需要更换，同时在游泳池水里面通过电流有也会造成安全上的顾虑。

臭氧是一种强氧化剂，并且比氯还要强，因此直接喷射臭氧到池水里面可以快速地净化池水。臭氧的半衰期比较短，所以臭氧一旦制造之后，通常被快速地使用掉。臭氧只能够在池水的回收管线内发生作用。一旦臭氧进入开放的游泳池水之中，它通常会被释放到大气。池水中的臭氧浓度太高可能会造成健康及安全上的问题。其他的臭氧aop系统，例如紫外线加速臭氧产生系统，藉由让水通过紫外线灯而产生臭氧。直接氢氧基喷射装置藉由处理在空气中的氧气而产生氧原子。然后，氧原子被喷射进入池水，于是就在池水中产生大量的氢氧基。由于氢氧基是比臭氧更强的氧化剂，所以直接喷射氢氧基通常较臭氧系统有效。然而，藉由处理氧气而产生氢氧基通常是相当昂贵。

本发明的目的是在减少使用有害的化学物质或昂贵复杂的处理设备的情况之下，提供给使用者一个安全干净的游泳环境。本发明并且藉由减少氯及ph值常规性监测的需要，使得游泳池设备的维护更加的方便而且有效率。本发明具有所有aop系统的优点，并且解决aop系统相关的问题。本发明使用的设备较简单，因此具有较低的制造及维护成本。在一个较佳实施例，本发明包含一个位于主体之内的反应室。此一反应室更包含：一个喷嘴，其具有复数个倒角的孔；及一个金属催化剂。当池水被一个池水循环系统送进主体的时候，经由喷嘴及复数个孔，池水的压力及温度会产生急遽的变化。于是水中形成气泡，而气泡则会崩溃进入金属催化剂。水中气泡的剧烈变化导致水分子的化学性分解，并且形成氢原子及氢氧自由基。新产生的氢氧自由基会与有机物反应，因此就可以有效地除掉池水中的污染物。当蒸气气泡崩解时，有诸多的效应会产生，例如增加热量、谐波、及震动，这些都会对净化过程有所贡献。所形成的氢氧基会创造一个环境，在这个环境里面，水中悬浮的微粒会凝集，并且离开悬浮的状态。在这个过程中，金属催化剂并未参与化学反应，而是加速水分子的解离。在本发明中，金属催化剂具有很长的使用寿命，因此可以降低设备的维护成本。本发明可以降低化学药品的使用，并且可以防止与化学药品相关的副作用。所以，本发明的使用者可以享受一个愉快的游泳过程，而不用担心游泳池水是否会影响到他们的健康。

附图说明

图1是本发明的等角视图。

图2是本发明的前视图，其有显示截面a的位置。

图3是本发明截面a的上视图。

图4是本发明的右视图，显示本发明的入口装置及水压谐波喷嘴装置。

图5是本发明的左视图，显示本发明的出口装置及催化剂定位板。

具体实施方式

首先要特别说明的是：本说明书所使用的图示仅是用于说明本发明的某些实施例，本发明的范围并不受该些图示的限制。

人们通常会想要寻找一个安全的环境来游泳。然而自然环境中的水体经常具有若干不确定的因素，譬如说污染的状况、水里面所具有的野生生物等等，而且这些因素也常常会随着季节及地区性的气候而改变。于是，就兴起了对受控制的干净水环境的需求，而游泳池就是在提供这样的一个需求。为了维持一个干净心怡人的游泳环境，游泳池水通常需要持续地过滤及处理，大部分是使用有刺鼻味道的的化学药品，而这些化学药品还会产生对人体健康不利的副作用。

请参照图1及图2。本发明是一个水处理装置，其包含：一个第一联结器10、一个入口装置20、一个主体30、一个出口装置40、及一个第二联结器50。第一联结器10相对于主体30，而且同心地连接于入口装置20的一端。第一联结器10提供一个手段，让本发明可以连接于一个既存的池水循环系统，并且让被加压的水可以进入本发明的水处理装置进行净化。第一联结器10可以轻易地配接于工业上各种过滤系统的标准附装配件。入口装置20同心地连接于主体30的一端，并且位于第一联结器10及主体30之间。入口装置20引导流入的水从第一联结器10流动到主体30。主体30位于入口装置20及出口装置40之间。净化的过程发生在主体30之内。当水流经主体30，细菌、有机物、及其他污染物就从水中被移除。出口装置40相对于入口装置20，而且同心地连接于主体30的一端。第二联结器50相对于第一联结器10，而且同心地连接于出口装置40的一端。如同第一联结器10，第二联结器50可以轻易地配接于各种标准的过滤系统。已经净化的水流出主体30，经过出口装置40，然后再经过第二联结器50回到游泳池的循环水流之中。

请参照图2及图3。在本发明的一个较佳实施例，入口装置20更包含一个第一狭窄区21、及一个第一宽阔区22。第一狭窄区21同心地连接于第一联结器10的一端。第一宽阔区22隔着第一狭窄区21相对于第一联结器10，而且同心地连接于主体30的一端。第一狭窄区21及第一宽阔区22同心地连接在一起，并且引导水流流入位于主体30的水压谐波喷嘴装置32。出口装置40更包含一个第二宽阔区41、及一个第二狭窄区42。第二宽阔区41相对于第一宽阔区22，而且同心地连接于主体30的一端。第二狭窄区42相对于第一狭窄区21，而且同心地连接于第二联结器50的一端。第二宽阔区41及第二狭窄区42同心地连接在一起，并且引导已经处理过的水经由第二联结器50流出本发明的水处理装置。当水流净化装置连接于池水循环系统时，本发明的入口装置及出口装置的对称安排及构造让水流得以平衡。

请参照图3。本发明的主体30更包含：一个反应室31、一个水压谐波喷嘴装置32、一个金属催化剂33、及一个催化剂定位板34。水压谐波喷嘴装置32位于反应室31之内，而且邻近于入口装置20。催化剂定位板34同心地位于反应室31之内，邻近于出口装置40，而且相对于水压谐波喷嘴装置32。水压谐波喷嘴装置32如图4所示。金属催化剂33位于水压谐波喷嘴装置32及催化剂定位板34之间。催化剂定位板34更包含复数个通孔341，而且复数个通孔341分布在整个催化剂定位板34上面。复数个通孔341让处理过的水可以流出主体30，而将金属催化剂33及水压谐波喷嘴装置32保留在主体30之内。催化剂定位板34是以能够耐腐蚀的材料制造，例如镍、或pvc，但是本发明并没有限制催化剂定位板34必须以上述的两种材料制造。催化剂定位板34被设计来撑在主体30的反应室31之内，而且可以承受反应室31之内水的乱流所产生的力量。

请参照图3及图4。水压谐波喷嘴装置32更包含：一个圆盘321、及复数个倒角孔322。圆盘321同心地位于反应室31之内，而且相对于催化剂定位板34。复数个倒角孔322分布在整个圆盘321上面，而且每一个倒角孔322具有一个邻近入口装置20的倒角。在本发明的一个较佳实施例，每一个倒角孔322具有一个45度的倒角。然而，本发明并没有限制倒角必须45度，而是可以采用其他适合的倒角角度。当水循环系统将池水送进入口装置20及水压谐波喷嘴装置32，水会先流经倒角及每一个倒角孔322的较小孔洞。当水从复数个倒角孔322流出时，水的压力会急剧地产生变化，并且变成高速的喷流。当水的高速喷流冲撞到金属催化剂33，在喷流的停止区会产生气泡，并且在停止区水的压力会明显的下降。水流会携带着这些气泡移动。当离开低压区时，气泡会开始崩溃，而产生明显数量的能量及震波，而且这些震波会在水中传播。在气泡形成及崩溃的过程之中所产生的高压及温度，会使水依照如下的方程式解离而产生氢氧自由基及氢原子：

h2o＝>h⁺+oh^-

氢氧自由基是高度活性而且非常不稳定的化学物质。当上述的过程持续地在反应室31之内进行，就会产生越来越多的氢氧自由基。这些氢氧自由基会立即附着在有机污染物的细胞上，破坏它的组成，导致细胞的崩溃及毁坏。再者，氢氧自由基比起一般的游泳池水处理氧化剂(例如氯、溴、过一硫酸氢钾、过氧化氢、及臭氧)来得更具有氧化力。所以，氢氧基可以用非常快的速度与有机物反应。因此，与其它的净化方法相比较，池水在经过本发明处理之后，使用者不用等待太长的时间就可以使用。

金属催化剂33包含各种金属，或包含各种金属的化学性或物理性组合，并且以各种形式及形状存在。在本发明的一个较佳实施例，金属催化剂33是一种镍/铜线圈。在本发明的其他实施例，金属催化剂33是一种镍/铜线网、烧结镍/铜网、镍/铜网盘、铜合金线网、铜合金线圈、铜合金盘等等。在水泡崩溃后，金属催化剂33可以加速水分子的化学性解离反应。既然金属催化剂33可以保持它的化学形式，反应就可以无限制地进行，而不用更换金属催化剂。在传统的离子化系统，当整体反应的时间增加时，离子化会消耗材料。在反应的某个阶段，材料会消耗完或变成无效，因此需要更换材料。在本发明，金属催化剂33可以增加反应室的耐磨耗及耐腐蚀能力，因此可以增加本发明的使用寿命。如此，可以确保本发明可以最低的成本长时间的运作。本发明可以降低化学药品的使用量，因此可以防止那些化学药品相关的副作用。所以，使用者可以尽情地享受游泳的过程，而不用担心游泳池水会影响到他们的健康。

本发明已经以实施例说明于上。然而需要了解的是：在不背离本发明之精神或申请范围的情况下，对该些实施例所为之修改或变化仍包含于本发明之范围内。