用于处理液体的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于处理液体的设备，该设备是即时型处理设备。更具体地，本发 明涉及一种即时型液体处理设备，该设备包括具有入口和出口的壳体，该入口和出口通过 用于供液体介质通过所述设备的通路相连接。根据本发明的设备包括由电极形成的至少一 组导电面，所述电极中的外电极形成供另一内电极接纳于其中的通道。
[0002] 为了在所述面之间提供电场，电极可连接到AC电源并且所述面在所述通路中相 对于彼此直接暴露，以使得液体介质能借助于其自身在所述面之间的电阻而被处理。该设 备还包括有利于所述面相对于彼此移动的控制装置。
【背景技术】
[0003] 通常，即时型设备用于通过当在两个电极之间施加电势时电流从浸在液体（诸如 水）中的两个电极之间通过，由此利用作为电阻元件的液体的导电率来处理液体。
[0004] 由于液体的导电率（传导率；conductivity)可能取决于液体所处的位置或液体 本身，所以设备的效率可能不同并且会难以控制。在一些位置处或对于一些液体而言，传统 的即时型设备甚至可能由于液体在该特定位置处的导电率而无法工作。
[0005] 因此，传统的即时型设备可最佳地用于已知液体的导电率或可调节导电率的封闭 回路中。因而，该传统类型无法与通常具有变化的导电率的液源如自来水相结合地使用。
[0006] -般而言，通过控制电极的电荷来控制传统型设备。这种控制设备的方式复杂、成 本高，并且常常不是很精确，因此，通常不可能获得具体所需的液体介质的处理效果，例如 达到特定温度等。
【发明内容】
[0007] 本发明的实施例的一个目的是提供一种改进的用于处理液体的设备、一种改进的 处理液体的方法和一种通过所述设备和/或根据所述方法处理的液体介质。此外，一个目 的是提供直接式液体加热器的许多新应用领域。
[0008] 根据第一方面，本发明提供了一种即时型液体处理设备，其中外电极和内电极中 的至少一者包括可通过控制装置相对于彼此轴向地移动的至少两个单独的元件，所述控制 装置由此有利于（导电）面的相对移动。
[0009] 由于使一个元件相对于另一个元件移动的能力，能以非常精确和简单的方式改变 对转移到液体介质中的能量的调节。因此，可基于期望的处理效果来控制所述设备，例如控 制成获得液体介质的特定温度或获得其它特定处理效果。这开创了一种通过从介质通过的 电流来处理液体介质的新途径，特别是开拓了该技术的多个新应用领域。
[0010] 可完全基于要求专利权的电极的至少一个元件相对于电极的其它元件的可移动 性来控制所述设备。在一个实施例中，所述设备因此可将元件相对于彼此的可移动性作为 唯一可能的控制手段。在本实施例中，给所述设备供给可获得的AC电力并且通过各元件相 对于彼此的移动经由控制装置来控制期望效果。
[0011] 所述设备包括控制装置，该控制装置有利于元件的相对移动，因而使得能够改变 至少一组协作的分开的导电面之间的电势、控制流量和最大用电量，由此液体的处理可适 于特定环境且因而液体的类型，例如液体的品质。
[0012] 因而，所述面的相对移动可以用于抵消由于例如液体的导电率变化、装置从一个 位置向另一位置移动而引起的所述设备的改变的输出，因为可例如基于钙或基于对水的品 质而言重要的（例如对味道或健康等而言重要的）度量响应于例如导电率、温度、微生物总 数或其它有关度量（例如，液体的硬度、矿物含量）来调节所述相对移动。
[0013] 液体介质（诸如待处理的水）经由入口流入壳体内并且经所述通路流到出口，液 体经由所述出口又从壳体流出。即，所述通路构成用于液体介质的流动路径/流道。
[0014] 液体介质借助于其自身的电阻而被处理，因为所述设备利用作为电阻元件的液体 介质的导电性，由此通过在将至少一组协作的分开的导电面连接至AC电源时在所述分开 的导电面之间施加电势来处理液体介质。
[0015] 应理解的是，液体介质的处理在这方面是指对液体的加热和/或改变可能存在于 待处理的液体中的颗粒、矿物、盐、微生物和其它物体的组成。后者在本文中是指液体的品 质改善，因为它通常对应于液体的清洁或消毒或杀菌。关于改变颗粒组成、富集（富化， enrichment)、增强味道、缩短半衰期、杀菌或消灭病毒，不必显著地加热液体介质。
[0016] 如果不希望加热，同样落入本发明的范围中的是，将所述设备与适于冷却液体介 质的冷却结构结合以使得液体介质在入口和出口处的温度相同或使得该液体介质在出口 处甚至更冷。所述设备可例如与基于压缩机的冷却系统结合。
[0017] 所述设备可用于处理几乎任何类型的液体介质的各种目的。所述处理特别是在被 控制时至少可提供对液体介质的以下影响/作用：加热、微生物总数的减少、垢质形成效应 的减轻、氢的增加和味道的改变。
[0018] 此处垢质形成效应的减轻是指液体介质例如在用于加热该液体介质的发热设备 中时，例如在用于咖啡机或清洗机等中时，该液体介质形成的垢质变少。在不受理论约束的 情况下认定的是，垢质形成效应的减轻是由于液体物质中的垢质形成元素的含量的减少而 导致。它例如可以是由于垢质形成离子等的分解而引起。因此，可以通过液体介质中的垢 质形成离子的分解或通过减少该垢质形成离子的含量来实现垢质形成效应的减轻。
[0019] 液体可例如为水，例如常规的自来水或盐水、例如用于清洁、清洗、浇水、洗浴或浸 泡目的的工艺用水，该液体可以是生物液体，诸如体液（例如血液），并且它可以是不同类 型的饮料，包括啤酒、苏打水、诸如葡萄酒的酒精饮料、果汁和奶制品。
[0020] 该设备可以具有相对于其处理液体介质的能力而言较低的重量和较低的功率消 耗。因此，它可以应用于许多不同的场合，例如家庭使用、无菌很重要的医院和移动应用 (例如功率消耗成问题的船），以及例如在军事设施或飞行器和航天工业中的空间、维护容 易性和可靠性成问题的场合。
[0021] 由于通过元件的相对移动进行的控制，所述设备可在不同的交流（AC)信号下操 作，即，利用所述控制，所述元件可以移动，并且所述设备因此可在不同的AC电源和在电极 上的不同的AC信号的情况下提供所期望的效果。相应地，该设备适合例如与可再生能源结 合。作为示例，该设备可通过太阳能、风能或其它可再生能源提供动力，并且它可根据可再 生能源的可获得性而在不同的电压下工作。
[0022] 由于该设备的可调节性（scalability)，该设备不受保险丝或断路器的特定尺寸 的限制，结果/效果仅取决于电力的可获得性。
[0023] 所述设备可包括用于且通常适用于与标准型（例如230V-50HZ或110V-60HZ)电 源或传统供电网内的其它组合连接的供电装置。特别地，可从所述电网直接向导电面供给 100-400V的电压和例如0. 1-100安或以上的相对较大的电流。甚至可向导电面供给12或 24V，以便例如用于电池供电的操作。
[0024] 另外，该设备可包括变换器或变压器，使得可以利用任何可用类型的电力，例如汽 车、船和露营车中所用类型的电池。
[0025] 通过控制导电面的相对移动，同一设备既可与例如230V-50HZ的电源相结合地使 用，又可与例如110V-60HZ的电源相结合地使用，从而提供可以在全球使用的适应性控制 装置。
[0026] 该设备可包括适合保持颗粒、死亡的微生物和其它死亡的有机体以及存在于液体 中的其它物体的过滤器。该过滤器是可更换的以便满足不同需求且因而提供不同的过滤器 特性。
[0027] 两个或多个设备可串联连接以确保有效的例如用于杀菌的处理。特别地，可能有 利的是将两个或三个设备串联连接，并且将它们与不同相、例如与三相交流电源的三个不 同相连接。
[0028] 为了进一步防止细菌形成或防止在通路内部产生生物膜，该设备可包括用于向通 路内输入经处理的液体和/或消毒溶液或洗涤剂溶液的装置。在一个实施例中，该设备包 括从出口到入口的返回环路，以使经净化的液体返回以除去生物膜。该设备还可用来防止 或去除位于设备下游的管中的生物膜，因为来自该设备的经处理的液体可从管中除去生物 膜。
[0029] 因此，该设备例如可用于期望杀灭水中的大肠杆菌、军团杆菌或其它细菌的家庭、 写字楼和医院及公共建筑中。或者，该设备可用于加工行业、发展中国家或现有水源被污染 的灾区中。作为示例，该设备可联接到水泵和发电机（诸如柴油发电机、太阳能面板或风 车）且然后通过该设备泵送水，由此对水消毒。
[0030] 在液体中变换的功率取决于供给到（导电）面的电压以及所述面之间的电流、液 体的导电率、至少一组协作的分开的导电面的表面积、所述导电面之间的距离、流量和所使 用的材料。
[0031] 作为示例，该设备可接受导电率在25-80000微安/伏的范围内的液体。
[0032] 取决于电压供给，导电面可以采用多种方式连接至电源。如果电压源是单相电源， 则该相将连接到其中的一个导电面并且中性导体连接到另一个导电面。
[0033] 通过两相电源，导电面将连接至电源中的各相以使得形成两个面之间的势差。
[0034] 通过三相电源，可例如形成所谓的三角形连接（Λ连接）或星形连接。在三角形连 接中，该设备包括三组导电面并且每一组导电面中的一个导电面连接至它们各自的相。导 电面因此被分为三个组。所述相联接至所述导电面使得形成势差。在星形连接中，每组导 电面中的一个导电面互连且不与电源连接。每组导电面中的另一个导电面然后连接至三相 使得产生跨过第一导电面的势差，因为后一个导电面用作中性点。该设备可利用开关从一 个连接类型切换到另一个连接类型，而例如不需要给该设备重新配线。
[0035] 该设备还可包括用于测量功率消耗的电流表（安培表）或功率表（瓦特表）。在 导电液体中变换的功率和由此形成的温度几乎与从液体通过的电流成正比。通过设置电流 表，可以测量该设备的功率消耗，因为所供给的电压是已知的并且可为恒定的。
[0036] 当该设备与对水源的水的处理结合使用时，了解所变换的功率可能特别重要，因 为水的导电率可能变化。因而可执行导电面的相对移动，直至达到期望功率并由此达到期 望温度。
[0037] 在一个实施例中，所述控制装置可有利于所述面的相对的面积量和相对面之间的 间距的变化，由此允许更精确的等级控制，因为可根据实际情况改变所述面积和所述间距 两者或仅一者。
[0038] 相对的面积是指导电面的彼此直接相对以使得两个导电面在横向于流动路径的 截面中形成重叠的面积。应理解的是，在一个实施例中，有利于导电面的相对移动的控制装 置能使所述面相对于彼此移动，以使得在所述面的至少一个位置处不存在重叠，即相对的 面积在此位置处为零。
[0039] 在一个实施例中，导电面可彼此平行并因而与形成在导电面之间的流动路径平 行。在下文中，对流动路径的位于导电面之间的作为有效流动路径的部分进行了讨论。
[0040] 为了有利于所述面的相对的面积量和相对面之间的间距的同时变化，所述相对面 中的一个可包括与另一个面的至少一部分不平行的至少一个表面部分。当导电面沿有效流 动路径相对于彼此移位时，导电面之间的距离将由于倾斜角度而沿有效流动路径变化。
[0041] 所述面可布置成使得它们例如利用直线电机、主轴电机、借助于提供随温度变化 的线性位移的热敏线性元件或通过任何其它能够使所述面相对于彼此线性移位的装置而 呈线性关系地移位。
[0042] 实现所述面的呈线性关系地移位的一种方法是将所述面设置成使得它们由呈圆 柱形的并且可沿轴向方向相对移位的电极形成。但在一个实施例中，所述面的截面形状可 以是非圆形，例如卵形。
[0043] 圆柱形电极可设置成使得电极中的外电极形成供另一个内电极接纳于其中的通 道。因而，所述电极中的其中一个可作为一个圆柱体布置在可形成为圆柱体或实心体的另 一个电极的周围。应理解的是，所述通道和/或内电极可具有呈圆形、卵形、正方形或任何 任意形状的截面形状，且以伸缩式形态布置。
[0044] 形成外通道的电极可连续或不连续地形成。不连续地形成应该理解为该电极包括 例如开口或通孔，例如预定尺寸的穿孔。开口或通孔的尺寸可沿电极的长度变化或可具有 基本一致的尺寸。此外，开口或通孔可均匀地或不均匀地分布在电极上。
[0045] 获得一个导电面的与另一个导电面的一部分不平行的表面部分的一种方式可以 是将外电极设置成使得其包括圆锥形区段。当导电面沿有效流动路径相对于彼此移位时， 导电面之间的距离将由于形成外通道的电极的圆锥形区段而沿有效流动路径变化。
[0046] 或者，内电极可形成为使得它包括圆锥形区段，因为这也可能在导电面沿有效流 动路径相对于彼此移位时引起该导电面之间的距离变化。
[0047] 在一个实施例中，圆锥形区段在通路中沿朝向入口的方向扩宽。但在一个替代实 施例中，圆锥形区段沿朝向出口的方向扩宽，因为在提高液体的温度时液体的导电率可能 增大。由于增大的导电率，例如通过采用外电极的沿朝向出口的方向扩宽的圆锥形区段，可 以增大两个电极之间的距离。
[0048] 外电极可布置成使得它可以在通路中轴向地移位，由此允许导电面的相对移动。 在一个实施例中，内电极也可以可移位地布置。但在一个替代实施例中，仅内电极可以可移 位地布置。
[0049] 因而，所述面的相对移动可至少部分地通过构成外电极或内电极的至少两个单独 的圆柱形元件的相对移动来提供。
[0050] 控制装置可包括用于使单独的元件相对于彼此轴向地移动的电动的电机或其它 电力驱动的装置。所述电机例如可以是步进电机。但是，为了提供更简单的设备，控制装置 还可包括手动操作的手柄，其形式例如为可旋转的旋钮，例如使作为响应而使单独的元件 相对于彼此轴向平移的螺纹件旋转的旋钮。
[0051] 外电极和内电极中的至少一者可包括彼此电气隔离的并且可连接到AC电源的不 同相的至少两个单独的面。作为示例，外电极或内电极可包括连接到三相电源的不同相的 三个不同的面。如果所讨论的电极呈管状或具有圆形截面，则所述三相可沿圆形外周在外 围形成于高达将近120度的区域内。
[0052] 内电极或外电极包括可相对于彼此轴向地移动的至少两个单独的圆柱形元件。因 而，所述至少两个单独的圆柱形元件可采用伸缩式布置方式布置，由此通过改变外电极和 内电极中为伸缩式的一者的有