利用臭氧给表面消毒并处理水的设备和方法
【专利说明】利用臭氧给表面消毒并处理水的设备和方法
[0001 ]发明人:Louis Busick
[0002]相关申请的交叉援引
[0003]本申请要求于2013年6月7日提交的美国临时申请N0.61/832，193和于2014年1月23日提交的美国临时申请N0.61/930，659的优先权，该两篇文献的内容以引用方式纳入本文，如同其已全部记载于本文。
技术领域
[0004]示例性实施例涉及用于通过将冷却器中的水暴露于臭氧而对水冷却器中的水和内部水路进行消毒的设备和方法。优选的示例性实施例利用文丘里管抽拉空气经过臭氧生成器，并在水被分配到冷却器内的水贮存器中之前将臭氧传送到移动的水中。
【背景技术】
[0005]臭氧是由3个氧原子组成的天然的分子:03。臭氧容易释放一个氧原子，提供一种对大多数水生生物(诸如形成囊肿的细菌、霉菌和酵母孢子、病毒和有害的原生动物)有毒的强大的氧化剂。利用臭氧净化水(尤其是适于饮用的水)具有许多优点。臭氧氧化并分解许多有机化学品，包括在饮用水中引起气味和味道问题的许多有机化学品。臭氧净化不在水中产生味道或气味。因为臭氧是由氧形成的并还原成纯氧，所以一经使用臭氧便消失得无影无踪。美国食品及药物管理局已经接受臭氧为安全的；并且臭氧已作为处理、储存和加工食品的抗菌剂。
[0006]已知的包含用于水净化的臭氧的水冷却器利用这样的系统，即，其中臭氧自臭氧生成器被抽出、经氧化管路然后借助位于冷却器的水贮存器中的喷水式饮水口(bubbler)或扩散器被释放。类似的系统例如借助叶轮栗的出口将臭氧机械地引入水贮存器中。在现有技术系统中被引入臭氧生成器的空气自入口被抽至外部环境。例如，参见美国专利号6，085，540、6，289，690、6，532，760、6，561，382、7，114，637、7，175，054、7，258，803、7，422，684、7，640，766、7，655，150、7，748，233、8，007，666和8，056，358及美国专利申请公开文本号2008/0264877、2010/0288710和2011/0006085，这些文献的内容以引用方式纳入本文。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种水消毒设备，其包括水源和水贮存器，该水贮存器具有:总容积;在将水贮存器联接至水源的水进口连接结构处接收的来自水源的一定体积的水；上部贮存器腔室，其具有由水贮存器的总容积与一定体积的水之间的差限定的容积，且该容积包含空气;和将水贮存器联接至水出口的水出口连接结构。包括用于使一定体积的水的全部或一部分从水出口至上部贮存器腔室循环的水臭氧化回路装置，以及提供用于将空气转换成臭氧的臭氧生成装置。所述设备包括用于将臭氧分配到在水臭氧化回路装置中循环的一定体积的水中的臭氧馈给装置。
[0008]本发明的系统的优选示例性实施例利用循环水栗给内部水路表面消毒并对水冷却器内的水进行处理，该循环水栗使水从水贮存器循环，并引起水行进经过水馈给管路并经过沿着水馈给管路定位在水重新进入水贮存器中的位置之前的文丘里管。当水穿过文丘里管时，形成抽吸力，引起空气被抽吸通过臭氧生成器(借此将空气中的氧气转换成臭氧)、进入臭氧馈给管路、然后进入水馈给管路，在该水馈给管路处空气与循环水结合或者被分配到循环水中。随后，经臭氧化的水返回至贮存器。水可以自位于旋塞/分配器连接结构或其它出口之前的三通阀(T阀)抽取，以确保经臭氧化的水接触水路内的最大比例的表面。在一个示例性实施例中，在清洁循环期间，通过将包含在水贮存器中的空气抽到借助三通接头与水贮存器空气排放口连接的臭氧馈给管路进口中使水贮存器是基本上密封的。水可以经位于地面水平的瓶式水源(称为底部加载式冷却器)的盖子被栗送到贮存器中。然而，系统也可以使用顶部加载式或管道式水冷却器系统。在优选的示例性实施例中，水通过循环水栗从贮存器循环、进入水馈给管路、经文丘里管(在该文丘里管，水被接着引进臭氧中)并随后返回至水贮存器。
[0009]在一些实施例中，提供水臭氧化回路且其包括循环水管路，该循环水管路能够接收水流并具有联接至水出口的近侧端和联接至上部贮存器腔室的远侧端。水臭氧化回路还可包括循环水栗和文丘里管，其中，循环水栗和文丘里管均布置在循环水管路的近侧端与远侧端之间并且均与循环水管路连接，使得经循环水管路的水流穿过循环水栗和文丘里管中的每一者。
[0010]在一些实施例中，提供臭氧馈给回路且其包括臭氧馈给管路，该臭氧馈给管路能够接收臭氧流并具有与上部贮存器腔室成接收连接关系的近侧端和与文丘里管成分配连接关系的远侧端。臭氧馈给回路还可以包括布置在臭氧馈给管路的近侧端与远侧端之间并与臭氧馈给管路连接的臭氧生成器，其中循环水栗和臭氧生成器的同时运行使水流从水贮存器循环经过水臭氧化回路，借此将臭氧流从臭氧生成器抽到水臭氧化回路中。
[0011]在一些实施例中，水消毒设备设有控制器，该控制器适用于致动循环水栗和臭氧生成器，用于以循环间隔实施臭氧化循环。本发明的系统的优选示例性实施例以这样的方式在水冷却器内给表面消毒及处理水，g卩，针对给定的净化、清洁或臭氧化循环，以循环的一部分激活臭氧生成器，并在能选择的第一时间之后停用该臭氧生成器。循环水栗可以在循环期间连续地运行，其在能选择的第二时间之后结束。在一些实施例中，臭氧生成间隔短于或等于循环间隔的10%。
[0012]在一些实施例中，循环水管路的近侧端联接至水出口连接结构。一些实施例还可设有设置在臭氧馈给回路上用于防止水流进入臭氧生成器的止回阀。其它实施例设有与水贮存器连接的能致动的空气排放口，并且臭氧馈给管路的近侧端借助该能致动的空气排放口与上部贮存器腔室成接收连接关系。
[0013]本发明的目的是提供一种用于对水分配系统进行消毒的方法。该方法的示例性实施例包括提供水臭氧化回路、提供臭氧馈给回路以及对控制器进行编程的步骤。所提供的水臭氧化回路包括:循环水管路，该循环水管路具有与水贮存器的水出口连接的近侧进口端和与水贮存器的水进口连接的远侧出口端;循环水栗;和介于循环水栗与近侧出口端之间的文丘里管；其中，循环水栗和文丘里管均布置在循环水管路的近侧端与远侧端之间并且均与循环水管路连接，使得经循环水管路的水流穿过循环水栗和文丘里管中的每一者。所提供的臭氧馈给回路包括:臭氧馈给管路，其具有与水贮存器的顶部侧连接的近侧气体进口端和与文丘里管连接的远侧端；和臭氧生成器。所述方法包括对控制器进行编程用于实施能由控制器激活的臭氧化循环的步骤，借此控制器在臭氧化循环期间激活循环水栗和臭氧生成器，用以使水流从水贮存器循环经过水臭氧化回路，由此将臭氧流从臭氧生成器抽到水臭氧化回路中。
[0014]在一些实施例中，控制器编程为以能选择的周期性间隔自动地激活臭氧化循环。控制器的一些实施例包括在臭氧化循环开始时启动的计时器，所述方法包括在能选择的第一时间间隔之后终结臭氧化循环的步骤。其它实施例包括将控制器编程为在激活臭氧化循环时激活循环水栗和臭氧生成器两者的步骤，用于在能选择的第一时间之后停用臭氧生成器，以及用于在能选择的第二时间之后停用循环水栗，其中能选择的第二时间与臭氧化循环的结束相一致。
[0015]本发明的另一目的是提供一种水消毒设备，其中水贮存器包括空气排放口、将水贮存器联接至水出口的水出口连接结构、和溢出接头。一些实施例包括使溢出接头与水源连接的溢出管路。
[0016]本发明的又一目的是提供一种用于多种构型的水消毒设备，其中该设备设有适用于在第一状态与第二状态之间转换的整体式阀。在一些实施例中，整体式阀包括:使该整体式阀与水出口连接的第一进口，其中第一进口在第一状态中关闭且在第二状态中关闭；使整体式阀与水源连接的第二进口，其中第二进口在第一状态中打开且在第二状态中打开；和在第一和第二状态两者中均打开的出口。一些实施例还包括装配有溢出接头的水贮存器，和使溢出接头与水源连接的溢出管路。在一些实施例中，控制器适用于使整体式阀转换至第二状态并致动循环水栗和臭氧生成器，用于以循环间隔实施臭氧化循环。
[0017]本发明的目的是提供用于利用本文总体描述的臭氧类型给表面消毒及处理水、适用于本文陈述的目的并且克服了现有技术中发现的缺点的设备、系统及方法。这些和其它优点通过下文中更详细描述并示出的本发明来提供。
【附图说明】
[0018]在结合附图阅读以下详细描述之后，本发明的创新性特征和优点(除了上文提及的那些特征和优点之外)对于所属领域技术人员而言将是显而易见的，这些附图中相同的标注表示相同的部件，其中:
[0019]图1是本发明的第一示例性实施例的组成部分的示意图；
[0020]图2A-C是用于水冷却器的常见构型的透视图，其中图2A示出底部加载式冷却器的常见构型，图2B示出顶部加载式冷却器的常见构型，图2C示出管道式冷却器的常见构型(示出与管道源断开连接);
[0021]图3是本发明的第二示例性实施例的水臭氧化回路的示意图；
[0022]图4是本发明的第三示例性实施例的水臭氧化回路的示