流体净化系统的制作方法

专利名称:流体净化系统的制作方法
本发明涉及流体净化系统，特别是涉及使流体经受紫外线照射和过滤的流体净化系统。
在试图提供高质量的饮用水方面，已经发展了各种各样的处理系统。许多这类的系统采用活性炭过滤器进行普通的处理，以除去臭味、改善味觉，和除去氯气、三氯甲烷等化学物质。然而炭是维持细菌存活和生成的营养源，因此，除非经常更换这些过滤器，否则过滤器本身将给细菌污染物提供培养基。随着水流经过滤器而夹带起细菌污染物并将细菌传送给用户。
人们已经发现，活性炭过滤器如此地有助于细菌生长，以致于不经常地更换就会使经其过滤后的水中的细菌污染物反而较未经过滤的水中多。此外，细菌趋于占据过滤器中的许多吸收部位，而导致过滤器的吸收能力下降并使过滤器的滤水作用失效。
众所周知，使水接受紫外线的照射可杀死水中携带的微生物和细菌。为此，许多传统的净化系统都利用一个与过滤单元串连的紫外线灭菌单元。
例如，授予Veloz的第3500782号美国专利公开了一种水的灭菌设备，其中有一对平行的导水管和一列位于导水管之间的紫外灯。一个反向渗透装置串连在导水管之间，使得流经导水管的水在反向渗透装置的上游和下游受到紫外线照射。上述Veloz的专利指出，为了防止活着的细菌聚集在反向渗透装置的隔膜上，需要条死反向渗透装置上游的细菌。经过滤和灭菌的水被贮存在大水槽中，然后根据需要将水从水槽中抽走。
上述Veloz的专利中公开的设备可适用于一些场合，但它不适用于家庭或民用。
第一，用于Veloz系统中的水槽可作为微生物和细菌的一个另外的培养基，特别是当水长期保留在水槽中时更是如此。水槽与水龙头或出水口相连，因此细菌可通过龙头进入水槽。而且需要对水槽定期地冲刷或清洗，以清除带菌的水以及沉淀物等。另外，除非在水槽使用前对其预先灭菌或在使用期间对其定期地灭菌(用户几乎不可能进行这项工作)，否则由灭菌装置供入水槽中的水会很快被细菌污染。
第二，Veloz的设备在一列紫外灯附近采用了直线型导液管，对于私人住宅来说设置这种直线型结构是不实用的。
房屋的尺寸限制对于安装净化系统来说是最重要的。用于私人住宅中的净化系统应该是一种紧凑的装置，例如它能由用户简单地安装在厨房洗涤室或浴室空地中。
上述Veloz的专利中公开的设备的贮水槽需要很大的空间。此外，如果将贮水槽从Veloz系统中除去而根据需要将水直接从导水管下游引出，那么每根导水管必须足够长以致将该系统安装在私人住宅中是不现实的。
例如，假定在一个私人住宅中所消耗的水的平均流量是每分钟一加仑，并假定一列紫外灯在紫外线照射的每平方厘米上提供的平均能量是90000微瓦秒，那么Veloz灭菌装置中的每个紫外灯管必须至少有6英尺长，而其横截面面积至少为0.2吋2，以此才能有效地杀死水中携带的细菌和微生物。
此外，在上述Veloz专利中公开的设备在对水进行灭菌和在维持反向渗透过滤装置处于无菌状态方面并不是最有效的，确信这一点是因为水通过直线型导水管流动时，水流不受扰动。
本发明的主要目的是提供一种水净化系统，该系统是对公开于第3550782号美国专利中的设备的改进，它克服了其中的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种水净化系统，该系统能提供其中基本上不含有活的微生物和颗粒物质以及不需要的化学物质的高质纯净的饮用水。
本发明的再一个目的是提供一种具有上述特性的水净化系统，该系统对于家庭用户来说安装简易，购买和操作费用低。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述特性的水净化系统，该系统能容易被扩展或成形为各种形状以满足各种特殊的需要。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述特性的水净化系统，该系统采用一种在最小尺寸的装置中得到最大的水净化程度的结构。
本发明的再一个目的是提供一种具有上述特性的水净化系统，该系统以一特定方式将紫外线照射和过滤结合起来以使得过滤介质中的细菌生长被减至最小。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述特性的水净化系统，该系统基本上能避免将系统所产生的细菌污染物传送给用户。
本发明的再一个目的是提供一种具有上述特性的、工作效率极高的水净化系统。
在本发明的一种形式中，流体净化系统包括有两条独立的流体流动控制管道，其中每一个限定一个流体流动通道，所述管道螺旋环绕在细长的紫外线灯管的工作部分上。每根管道由可透过紫外线的材料制成，以使得流经管道的流体经受由紫外灯发出的紫外线的照射。另外，两条流体流动控制管道都被连到过滤器中，其中一条连在过滤器的进口而另一条连到过滤器的出口。
通过螺旋环绕的管道流动的流体的
迴路线会产生紊流，这可确保使水中携带的所有微生物都受到紫外线的照射。另外，螺旋环绕管道可使得管道紧紧盘叠起来，由此可减小为了达到充分的照射而需要的紫外灯管的全长。这样，本发明的流体净化系统可确保进入过滤器的水在过滤之前受到最充分的紫外线照射，以及确保水通过过滤器后再一次受到最充分的紫外线照射。已经发现，上述结构形式提供了一种能克服惯用净化系统中存在的许多缺陷的水净化系统，并从中可以获得能可靠连续地生产实际上不含存活的微生物、颗粒物质、化学物质和气味的安全的饮用水的供水系统。此外，本系统还同样适用于所有流体的污染净化。
本发明利用尺寸最小的装置而获得最大的紫外线照射。因此，获得了一种能提供其中实际上不含细菌、颗粒和化学物质的高质量饮用水的系统，该系统的总尺寸被显著地减小，使之可在任何家庭条件下简易地进行安装并可直接连接到任何需要的水龙头或其它流体源上。
利用本发明人们已经发现，实质上防止了细菌在过滤介质中的生长，这是因为本发明完全断绝了向过滤介质中的微生物的食物供应。
在本发明中，流经系统的流体在进入过滤区之前受到紫外线照射，因此在流体进入过滤器之前，其中的活的微生物即使不是全部也是绝大部分被杀死。另外，当流体进入过滤器时，将对其进行第二次紫外线照射。以这种方式，任何幸免于第一次照射或存留在过滤介质中的细菌，在将流体供给用户或消费者之前都将被杀死。
此外，空气中悬浮的微生物通过流体供给口进入过滤介质中的通路被消除了，因此所有的细菌或微生物在进入过滤区之前必须经受紫外线照射。其次，由于两次紫外线照射断绝了向存留在过滤区中的任何微生物的食物供应，所以过滤介质中基本上维持无菌状态。
本发明的另一特征是在灭菌单元和过滤单元中采用本发明净化系统的积术式结构。以这种方式，可以将附加的灭菌单元和附加的过滤单元以任何需要的结构形式加以组合，以便为各种特定的条件定制净化系统。
例如，如果已知特殊的微生物，如抗紫外线照射的肠贾第虫(giardia lamblia)污染了供水，那么就要在净化系统中增设附加的灭菌单元以提供必需的紫外照射，确保获得高质量的饮用水。类似地，如果在供水中存在特殊的有毒化学物质，那么就要在净化系统中增设附加的过滤单元以除去这些有毒化学物质，而提供所需的高质量的饮用水。
本发明的水净化系统的优选形式以及其它目的、特征和优点，将通过参照附图阅读下面对实施例的详细说明理解得更加清楚。
图1是带有局部剖视的透视图，显示了本发明流体净化系统的一个优选形式，图2是示于图1的流体净化系统的灭菌单元的侧视图，其中去掉了侧罩，图3是示于图1的流体净化系统的灭菌单元的底面视图，图4是带有局部剖视的侧视图，显示了图1所示的流体净化系统的过滤单元，图5、6和7是流程图，分别显示了其中可采用本发明的标准化了的流体净化系统的各种结构布局，图8和9是横截面示意图，显示了用于本发明的流体净化系统中的流体流动控制管道可选择的结构形状，图10是本发明可选择的第二个实施例的透视图，图11是本发明第三个实施例的透视图，图12是沿图11中线12-12断开的剖面图，图13是沿图12中线13-13断开的剖面图，图14是本发明第四个实施例的局部剖析视图，
图15是沿图14中线15-15断开的剖面图，图16是本发明第五个实施例的透视图。
图1示出了本发明流体净化系统20的一个优选实施例。在此例中，系统20包括有一个灭菌单元21和一个过滤单元22。灭菌单元21具有一个罩壳25，罩壳中固装有一个细长的紫外线灯管26，灯管与电源控制装置(未示出)连接以保证连续地提供紫外线照射。此外，在此例中，流体流动控制管道27弧形地环绕细长的灯管26，而且管道相对于灯管并列且隔开设置以便接受其照射。如下面将要详细说明的那样，管道27包括有可透过紫外线的第一和第二部分，它们分别在环绕在灯管26外围的盘旋的流体流路中限定第一和第二流动通道，而且它们还为每个流动通道限定一个流体进口和一个流体出口。管道27控制流体围绕灯管26流动，并确保流经此处的流体受到必需的紫外线照射。
最好用一个辐射反射防护罩28将管道27从外侧包封起来，以使紫外照射效果达到最高，同时防止或减小向外部辐射。通常，为便于安装起见，具有圆筒形或易被成形到一圆筒中的任何反射性材料都可用于防护罩28。
在图1和4显示的实施例中，过滤单元22带有一罩壳30，过滤器31被固定在其中。另外，罩壳30带有托架32，用于将过滤单元22固定到灭菌单元21上。
如下面详细说明的那样，根据待净化流体中所含的特定污染物，过滤器31包括下列过滤元件的一个或多个颗粒物过滤，气味过滤，有机化学物质过滤等。典型地，过滤器31有一个活性炭过滤器，通过去除不需要的化学物质和悬浮颗粒来改善水的气味。然而，也可采用其它类型的过滤器，即采用单个的或组合形式的过滤器以满足各种特殊的需要。
如图1、2和3所示，作为一优选实施例，流体流动控制管道27具有两个透明的且基本等长的管件33和34，每根管件围绕细长的紫外灯管26螺旋环绕，它们面对灯管隔开并沿其全长排成一直列。最好管件33和34彼此交替环绕，使管件33的每圈都与管件34的一圈相邻。虽然在图10至15中显示了载流管道27的几种可选择的结构形状，且下面还要对此进行详细说明，但采用图1和2所示的弧形环绕的结构对于使流经管道的流体受到最充分的照射，以及对于使用最短的灯管和使整个系统具有最小尺寸来说是比较好的。
本发明的另一个主要方面是净化系统20的结构，该系统带有流体流动控制管道27的两部分，其中之一用来引导流体进入系统，经过第一次紫外线照射，紧接着将流体引入过滤单元22的过滤器31的通路中。此外，一旦流体流过过滤器31，则流体进入流体流动控制管道27的另一部分以进行第二次紫外线照射。一旦第二次照射完成，净化过的流体被直接输送到出水龙头供用户使用。
图1、2、3和4显示了优选结构，其中管件33通过接头35接受供入的流体，并可控制地引导流体沿着限定的弧形环绕的流路流动，由此确保流经此处的流体连续地受到灯管26发射的紫外线的照射。当流体流到管件33的出口接头36时，通过连接管46被引到过滤器进口接头37。
一旦流体通过过滤单元22的过滤器31完成全部循环，过滤后的流体就被输送到接头38，并由此输送到作为管件34进口的接头44。过滤单元22的出口接头38和管件34的进口接头44最好做成配套接合件。不过，如果需要也可采用中继管件。
一旦进入管件34，流体就沿着由管件34限定的弧形环绕的流路向前流动，当流体沿着紫外灯管26的长度在其外围弧形环绕连续向前流动时，其中的流体第二次受到紫外线的照射。一旦流体通过管件34，流体就通过接头39排出，直接输送给用户。
由接头39排出的净化过的水最好直接输送到水龙头或其它适宜装置处以便立即使用。由于避免了使用那种用于美国第3550782号专利公开的设备中的贮水槽-其中细菌污染物会增长，因此输送到使用本发明的用户的水的纯净度就可得到保证。
已经发现，使用本发明可以获得其中基本上不含任何细菌、有机污染物、颗粒物、气味以及其它常见的不需要的杂质的净化水。另外，已经发现，使用本发明的净化系统20可延长过滤器的寿命并从根本上抑制了污染物及细菌在过滤器中的繁殖。
为了确定本发明流体净化系统的总尺寸，使该系统能生产出基本上不含任何活微生物的净化水，有几个因素必须要考虑。首先，必须确定流体流过系统的流量，其次对于给定的流量必须确定所需的紫外线的总照射量。
在确定所需的紫外线照射量时，需要确定待净化流体的类型以及其中通常所含的微生物。为此分析，现在选择典型的饮水为待净化流体，而水中所含的污染物为饮水中典型的污染物。不过，必须知道发现于饮水中的各种微生物的抗性。
通常，当紫外线照射强度在大约16000-20000微瓦秒/厘米2之间时，大多数细菌都可被杀死。此外，当紫外线照射强度在大约6000-40000微瓦秒/厘米2之间时，饮水中常见的病毒都可被杀死。为了杀死霉菌孢孑需要高达60000微瓦秒/厘米2的紫外线照射，而要杀死各种寄生物则需要200000微瓦秒/厘米2或更强的紫外线照射。考虑其统计平均值，确定设计指标为90000微瓦秒/厘米2，以此作为通过系统的水所需经受的总的紫外线照射量。然而如果需要，可以采取各种方式来获得更高的照射，例如降低流量或增设灭菌单元，对此下面将要详述。
随着照射量的确定，水流量也就被确定了。由于对于大多数家用水源来说流量为1加仑/分是实用的，所以采用这一流量来确定流体净化系统20的灭菌单元21的总尺寸。
采用这些指标，除了紫外线灯管的已知输出外，还可发现每根管件33和34的长度应该是至少6呎，其横截面积大约是0.2吋2。根据这些设计指标，确定出紫外线灯管的全长是15吋，发射长度是13.5吋，以给交替螺旋环绕管件33和34的优选长度提供所需的轴向配合长度。
如图1、2和3所示，流体净化系统20的灭菌单元21的优选实施例还带有灯管支承壁40和41，它们外围环绕并支承地夹住紫外灯管26的安装端42的一部分。如本领域中众所周知的那样，灯管26的安装端42带有从其上伸出的接触脚，接触脚与安装在罩壳25上的支承插座43插接以实现所需的电接通。
此外，在此优选实施例中，前壁45是由螺纹件可卸拆地连到罩壳25上的。以这种方式，当要更换紫外灯管26吋，壁45可被容易地卸掉。一旦壁45从罩壳25上卸下，灯管26的一端就自动地脱接而能被迅速简便地从支承壁40和41中取下，并随后换上新灯管。以这种方式就能维持本发明灭菌单元21高效地工作。
如果需要，罩壳25还可带有一个可拆卸的侧壁52，以此方式就可简易地获得进入罩壳25内部的通路。
在此优选实施例中，所有用于操纵灭菌单元21的电气元件都安装在罩壳25的正下方，最好被套装在支架组件47中。如图1、2和3所示，在支架组件47中装有一个变压器48，用于控制使紫外灯管26正常工作所需的电压输出。此外，支架组件47中还装有熔断器49和电源开关50。其它任何所需的电气元件也可装在这一区域中，例如可安装象用于提供表示系统处于通电和电压正常状态的发光指示的发光装置(未示出)等其它附件。
支架组件47安装在灭菌单元21的罩壳25的下壁上。在此优选实施例中，支架组件47有一个其上加工出安装孔的侧壁，以便于将本发明的流体净化系统安装在支承壁上。如果需要，安装孔可以加工在支架组件47的相对壁中，或者支架组件47及其容装部分可由安装孔安装在灭菌单元21的罩壳25的右侧或左侧，以此方式可获得通用的安装系统。
在另一个优选实施例中，本发明的流体净化系统20带有紫外照射度检测器和协同操作的报警器，以便当紫外照射度低于杀死通过照射区的微生物所需的指标时通告使用者。紫外照射检测器53最好紧挨流体流动控制管道27安装，这个位置是最好的，因为以这种方式检测器53能检测灯管26输出的紫外线以及穿过流体流动控制管道27的紫外线的量。
此外，检测器53与一个报警器54相连，以便在发生故障时给使用者提供一种明确的可靠的指示。报警器54可包括一个发声装置，如喇叭或铃，以便当发生故障时清楚地向使用者报警。如果需要，报警器54可包括一个可目视的显示装置，如发光装置，以便当发现故障时发光或闪光。当然也可以将两种报警器组合起来使用。
虽然紫外照射检测器53可紧挨紫外灯管26设置，但其最好是紧挨流体流动控制管道27中的一条设置。此位置所以最好，是因为以这种方式检测器53将能检测到灯管26发出的紫外线的降低和穿过流体流动管道27的紫外线的降低。此结构布置的效果是，除了灯管26的输出降低以外，可以意识并识别出另一种故障状态，即是否流经流体流动管道27中的流体中含有阻止所需强度的紫外线穿过管道27的胶状悬浮物或其它聚集的颗粒物。
当系统被安装用于净化饮用水时，这一点尤为重要，因为严重污染或充满颗粒的水不能利用为用于普通水源而设计的系统完全地净化。借助于这种系统，使用者可以获得明确的指示，即流经净化系统20的流体具有异常的状态，它也许不能被充分地净化。
在此优选实施例中，本发明的流体净化系统20由完全标准化了的灭菌单元21和过滤单元22构成，因此对于特定的应用要求就可以允许采用各种需要的结构形状或组件连接方式。在图2和3中，详细显示了灭菌单元21，如上所述此单元被构成为可易于作为一个单独的标准件使用的形式。
在图4中，详细地显示了过滤单元22，此单元带有围绕在外部的罩壳30和装在其中的可拆卸的过滤件31，本单元的结构被设计成可简易地用于任何特殊需要的结构或布局。
图5-7显示了本发明标准化了的系统的几种可选择的结构形式。在图5中，两个灭菌单元21A和21B共同与一个过滤单元22相连接。这种结构的系统可以提供大约180000微瓦秒/厘米2的紫外线照射，由此可以确保能杀死大多数已知的细菌、病毒、孢孑和寄生虫。因此在含有大量细菌或在已检验出具有较大抗性的微生物的特定应用中，采用如图5所示的带有两个灭菌单元的净化系统将会实现所需要的流体净化。
图5中所示的两灭菌单元相互间的连接方式是已知的。如图所示，进入灭菌单元21A的流体首先通过单元21A，然后流出灭菌单元21A并进入灭菌单元21B。一旦进入灭菌单元21B，流体首先通过灭菌单元21B，然后从灭菌单元21B流出进入过滤器22。在流过过滤器22后，流体第二次通过灭菌单元21B，随后第二次通过灭菌单元21A，由此流出的净化水就被供给使用者。
使用这种结构形式，使流体在过滤前后经受双重紫外线照射。然而，如果为了特殊目的考虑使流体在过滤之前经受最大剂量的紫外线照射，那么这种双重灭菌单元的结构可被构成为允许流体在进入灭菌单元21B之前沿两个方向通过灭菌单元21A的形式，而在流体流入过滤单元22之前，灭菌单元21B将对流体实施第三次紫外照射。当然，也可以采用其他结构形式，而系统也可被扩展成具有任何所需数量的灭菌单元，以满足特殊需要。
图6显示了本发明标准化了的流体净化系统20的另一个可选择的结构形式。在此结构中，采用一个灭菌单元21与两个过滤单元22A和22B相结合。此种系统结构被用于那种事实表明采用一个过滤单元不能清除流体中携带的颗粒物、气味、三氯甲烷或其它有机或化学物质的特定场合。此外这种系统还用于那种为满足特殊需要而要求采用两种不同类型的过滤器，如一个是活性炭型另一个是纸型过滤器的场合。
如图6所示，此实施例的优选结构是将供给的流体引入灭菌单元21，然后将流出灭菌单元21的流体直接引入过滤单元22B;在通过过滤单元22B后，流体进入过滤单元22A进行过滤;一旦通过过滤单元22A，流体又返回进灭菌单元21，以便在供给使用者之前进行最后的灭菌照射。
如果需要，可以同样的方式在系统中增设附加的过滤单元，以便使流体进一步过滤而满足特殊需要。然而与使用的过滤单元数量无关的，在将流体供给使用者之前必须要使流体最后流过灭菌单元21，以便获得本发明的良好效果。
图7显示了本发明流体净化系统20可选择的最后一个例子的结构形式。在此结构中，使用了两个灭菌单元21A和21B以及两个过滤单元22A和22B。尽管在不超出本发明范围的前提下可以采取各种方式将这些单元相互连接起来，但图7所示的具体结构形式被认为是最好的。然而与所采用的具体结构形式无关，重要的是要注意根据本发明，流体在过滤之前必须要经受紫外线照射，而且在最后过滤之后，且在供给使用者之前，必须再一次经受紫外线照射。
如图7所示的优选结构实质上相当于使用了两个如上所述的净化系统，这两个系统在此结构中是彼此串联的。如图7所示，流体通过灭菌单元21A，然后流过过滤单元22A，又返回流过灭菌单元21A，这一过程与单独的一个流体净化系统20的流程是相同的。不过在此结构中，流出灭菌单元21A的流体又通过灭菌单元21B，然后流过过滤单元22B。一旦流过过滤单元22B，流体便最后通过灭菌单元21B，然后直接供给使用者。
虽然以上对构成根据本发明的流体净化系统的几个可选择的结构形式进行了详述，但可以理解这些具体的结构仅是能用于本发明的大量可选择的结构方式中的几个实例。因此，上述结构仅作为举例目的提出，而不意味着以任何方式限制本发明的范围。
图8和9显示了流体流动控制管道的两个可选择的结构形状。图8所示的管道27A是细长的波纹管，其侧壁沿其全长具有波纹形的、直径变动的形状。可以相信，通过这种波纹管道侧壁的不规则形状分散紫外线，可使波纹管结构在光学上有助于增强紫外线传到其中流过的流体中。
图9显示了管道27的另一种可选择的结构形状。在此结构中，管道具有一种细长的挤制结构，其中两条管道并排地被挤压成形，以便进一步增强灭菌单元21的结构。另外在此构形中，挤制成的管道27B具有与凹陷外表面配合连接的凸起外表面。借助于这种构形，凹陷表面环绕着细长的紫外灯管26与之并列、间隔地面对设置。以这种方式，凹陷表面和透镜的功能类似，从光学上有助于提高紫外线传到其中流过的流体中。
除了这两种可选择的管道以外，在不超出本发明范围的前提下可采用其它各种结构形状的管道。然而与管道结构形状无关，管道必须由至少允许紫外线通过其照射接收壁并射入流体流中的材料或复合材料制成。目前由聚四氟乙烯制成的透紫外线管是最好的。然而，具有类似的或更好的紫外线传导性的其它材料都可被使用。
在不超过本发明范围的前提下，利用本发明的构思可以使用环绕细长的紫外灯管26的可选择的环绕结构。一种可选择的结构是沿着细长的灯管26纵向缠绕管道，这种结构与图1和2所示的轴向缠绕相反，图10显示了这种结构。分离的管件40和41沿着紫外灯管26以蛇形延伸。每一管件分别占据180°弧长。
图11-13显示了另一个可选择的结构形状。一个圆筒形的套筒43围绕着紫外灯管26。套筒43沿直径分成两个分开的、不连通的半套44和45，流体通过半套流动。
每个半套44和45各有折流装置以使流体进行蛇形紊流。折流装置可以是一列隔板46，它们沿着半套44、45纵向地隔开设置，交替隔开设置的隔板46连接到各自半套的相对侧上并由此向内延伸。每个隔板46不是从半套44、45的一个相对侧完全延伸至另一个相对侧上的，以便允许流体通过半套流动。这样隔板46就给流体提供了一种曲折的流路，这可使流体携带的微生物和细菌受到灯管26发射的紫外线的最充分地照射。
图14和15示出了另一种可选择的管道。一个不透流体的芯块50的内部形成一个沿其纵向贯通的中心孔51。中心孔51的尺寸被加工成能紧密地容纳最好为圆柱形的紫外灯管26。有一个连续的槽53成形在限定中心孔51的芯块50的内表面52中，槽的横截面最好是半环形。槽53从芯块的一轴端54到另一轴端55在芯块50的内表面中螺旋地延伸。紫外线灯管26被如此紧密地装入芯块的中心孔中，以致于它和带槽的内表面一起构成一条使流体环绕紫外灯管26流动的螺旋流动通道。
图16示出了本发明的另一实施例。如果需要，不必将管件交替地环绕，如图1所示;而是将分别螺旋环绕的管件60、61围绕紫外灯26进行缠绕，并使它们头对头彼此邻接地轴向定位。每根管件60、61最好环绕紫外灯管长度的一半。
根据本发明，流体流动控制系统的结构被组成为可接受输入的流体，并在将流体输入过滤器之前使流体通过紫外线照射;此外，过滤后并在将流体供给使用者之前，又使流体经受紫外照射。使用本发明的流体净化系统可以获得实际上不含任何细菌、气味、三氯甲烷、无机颗粒物、有机物和活微生物的饮用水。
另外，利用本发明可以获得一种流体净化系统，利用这种系统可以实现以前不能达到的目标，这种系统结构紧凑，易于安装并易于与供水或其它流体供给系统相连。获得这种紧凑系统的一个主要方面是仅使用了一根紫外线灯管，并将流体流动控制管道紧密地环绕在灯管上，而流体流动控制管道引导流体流入过滤单元以及引导流体流出过滤单元。通过采用两条独立的管件连续地交替环绕构成管道，而使得上述结构更加紧凑。以这种方式，仅使用一根紫外照射灯管就可在使系统最简单、紧凑的条件下实现所需的双重紫外线照射。
从前面对几个优选实施例的详述中可以理解，本发明的流体净化系统能为即时使用连续地生产实际上不含任何活微生物的饮用水，且该系统比惯用的系统能持续地、长时间地工作。可以相信，此系统之所以有这样的功效主要是因为它使流体在过滤前后经受双重紫外照射，以及使微生物受到紫外灯管的最大照射。利用本发明，由于过滤器的进口和出口都直接与紫外线照射区相连，所以过滤器与细菌污染物是隔离的。
利用这种独特结构形式的结果是，由于流体中所有的微生物在最初的紫外照射期间都实际上已被杀死，所以没有活微生物从进流口进入过滤介质中。同样，由于过滤介质的出口与第二紫外线照射区直接相连，所以微生物也不能从出口侧进入过滤介质中。
可以确信，采用双重紫外照射而使过滤器与活微生物隔离的结构，可将以前由细菌或其它微生物污染的过滤器最终被彻底地清洗干净。
已经发现，尽管活性炭这种具体的过滤介质是微生物的培养基，但微生物需要不断地供给新的微生物才能维持其完整的生长形式。可是在本发明中，过滤器被隔离，活微生物既不能从其进口侧也不能从其出口侧进入过滤器，因此原先存在于过滤介质中的微生物就会死亡，所以过滤器最终成为实际上不含细菌并维持其无菌状态，这是因为持续地防止活微生物进入过滤介质的缘故。
虽然在此参照附图对本发明的几个示意性的实施例进行了说明，但应该理解，本发明并不受这些具体实施例的限制，在不超出本发明范围或实质的前提下，熟悉本领域的人可以对此做出其它各种变化和修改。
权利要求
1.一种流体净化系统包括紫外灯，过滤流体的过滤器，过滤器有个接收待过滤流体的进口和允许净化过的水从中流出的出口，和位于紫外灯附近的流体流动控制管道，流体流动控制管道具有分别限定第一和第二流动通道以及分别为每个第一和第二流动通道各限定一个流体进口和一个流体出口的可透射紫外线的第一和第二部分，第一和第二流动通道用于给流体提供环绕紫外灯曲折流动的通路和使流经其中的流体受到紫外灯发出的紫外线的照射，第一流动通道的出口与所述过滤器的进口连通，而第二流动通道的进口与所述过滤器的出口连通。
2.根据权利要求
1的一种流体净化系统，其中所述紫外灯被进一步限定为唯一的一根细长的紫外灯管。
3.根据权利要求
2的一种流体净化系统，其中所述流体流动控制管道包括限定其第一和第二部分的细长的空心导管，细长导管围绕着细长的紫外灯管螺旋环绕并基本上从外围包绕在其整个长度上。
4.根据权利要求
3的一种流体净化系统，其中限定流体流动控制管道的第一部分的细长导管的全长与限定流体流动控制管的第二部分的细长导管的全长基本上相等。
5.根据权利要求
4的一种流体净化系统，其中流体流动控制管道的第一和第二部分彼此交替地围绕细长的紫外灯管环绕。
6.根据权利要求
5的一种流体净化系统，其中所述细长的导管被进一步限定为具有波纹状外表面。
7.根据权利要求
5的一种流体净化系统，其中所述第一部分和第二部分被进一步限定为彼此并排连接地由挤压材料成形，其上的一个表面基本上是凹面形，利用所述凹面与细长的紫外灯管并列隔开地设置，以接受照射并有助于光学地增强射线透射进其中流过的流体。
8.根据权利要求
1的一种流体净化系统包括围绕在流体流动控制管道外围安装并将管道包封在内的射线反射装置，用于接收穿过流体流动控制管道的紫外线并将所述的射线反射到所述管道中。
9.根据权利要求
8的一种流体净化系统，其中所述紫外线反射装置被进一步限定为一个围绕着所述流体流动控制管道外围进行包裹的镀有金属箔的薄板。
10.根据权利要求
1的一种流体流动控制管道还包括用于接收并检测由所述紫外灯产生的紫外线的紫外线照射度检测器，所述检测器当所述紫外线低于预定的水平时会提供一种输出信号。
11.根据权利要求
10的一种流体流动控制管道还包括与所述紫外线检测器连接用于接收所述的输出信号并向使用者发出报警的装置。
12.根据权利要求
10的一种流体净化系统，其中所述紫外线照射度检测器被进一步限定为，它与所述流体流动控制管道的所述第一和第二部分并列设置，用于检测紫外灯产生的紫外线的照射水平和穿过所述流体流动控制管道的紫外线的照射水平，由此确保连续地检测所述紫外灯输出的紫外线照射水平和通过所述流体流动控制管道的所述第一和第二部分的紫外线透射率。
13.根据权利要求
1的一种流体净化系统，其中此系统被限定为以标准形式构成，以便于给系统内部连接提供多种可选择的布局方案。
14.根据权利要求
1的一种流体净化系统，其中所述的过滤器被进一步限定为被罩在一个带有易拆接的进口和出口的独立的过滤单元中，而所述的紫外灯和所述的流体流动控制管道被进一步限定为被罩在一个独立的灭菌单元中，其中管道的第一和第二部分的所述进口和出口可易拆接地与任何数量的灭菌单元和过滤单元以任何需要的结构形式进行连接，以便实现对任何特殊的流体源进行流体净化。
15.一种流体净化单元包括一个罩壳，紫外灯，安装在紫外灯附近的流体流动控制管道，流体流动控制管道具有分别限定第一和第二流动通道以及分别为每个第一和第二通道各限定一个流体进口和一个流体出口的可透射紫外线的第一和第二部分，第一和第二流动通道用于给流体提供环绕紫外灯曲折流动的通路和使流经其中的流体受到紫外灯发出的紫外线的照射。
16.根据权利要求
15的一种流体灭菌单元，其中所述的紫外灯被进一步限定为一个唯一的细长的紫外灯管，而所述的罩壳被进一步限定为其中装有灯管支承板，用于将所述灯管夹持地悬挂在所需位置，并且所述管道的所述第一部分和第二部分围绕着所述的唯一的细长灯管弧形环绕。
17.根据权利要求
16的一种流体灭菌单元还包括围绕着流体流动控制管道的外围安装并将管道包封在内的射线反射装置，用于接收穿过所述流体流动控制管道的紫外线并将所述的射线反射到所述管道中。
18.一种流体净化系统包括一根细长的紫外灯管，过滤流体的过滤器，过滤器具有一个接收待过滤流体的进口和一个允许过滤后的流体从中流出的出口，流体流动控制管道，它包括从紫外灯管的外围基本在其全长上螺旋环绕的细长的空心导管，该导管由可透射紫外线的材料制成，导管具有第一部分和第二部分，导管的第一部分和第二部分都有一个流体进口和一个流体出口，第一部分的流体出口与过滤器的进口连通，而第二部分的流体入口与过滤器的出口连通，围绕着导管外围安装并将导管包封在内的射线反射装置，用于接收穿过所述导管的紫外线并将所述紫外线反射到所述导管中，紫外线照射度检测器，用于接收并检测紫外灯管发出的紫外线，所述检测器当所述紫外线低于预定水平时提供一种输出信号，和与所述紫外线照射度检测器相连用于接收所述输出信号并向使用者提供报警的装置。
19.根据权利要求
18的一种流体净化系统，其中流体流动控制管道的第一导管部分的全长与流体流动控制管道的第二导管部分的全长基本相等。
20.根据权利要求
19的一种流体净化系统，其中流体流动控制管道的第一导管部分和第二导管部分彼此交替地围绕所述细长的紫外灯管螺旋环绕。
21.根据权利要求
18的一种流体净化系统，其中所述紫外线照射度检测器被进一步限定为与所述流体流动控制管道并列地设置，用于检测紫外灯发出的紫外线照射度和穿过所述流体流动管道的紫外线照射度，由此确保连续地检测所述灯管输出的紫外线照射度和紫外线通过所述流体流动控制管道的透射率。
22.一种净化液体的方法包括下列步骤将待净化的液体供到进口，在液体进入所述进口后立即对待净化的液体进行预定量的紫外线照射，使经过紫外线照射的液体通过一个液体净化过滤器，和对过滤后的液体进行另外预定量的紫外线照射，所述另外的紫外线照射在所述液体输送到出口供使用之前，一直提供给所述的液体。
23.根据权利要求
22的一种方法，其中所述的液体是水。
24.一种净化液体的方法包括下列步骤将待净化的水供到进口，在液体进入所述进口后立即对待净化的液体进行预定量的紫外线照射，使经过紫外线照射的液体通过一个液体净化过滤器，对过滤后的液体进行另外预定量的紫外线照射，和以上述顺序重复上述步骤或重复预定的次数，其中在最后一次照射中，所述另外的紫外线照射在所述液体输送到出口供使用之前，一直提供给所述的液体。
25.根据权利要求
24的一种方法，其中所述的液体是水。
26.一种净化流体的方法包括下列步骤将待净化的流体供到进口，在流体进入所述进口后立即对所述待净化的流体进行预定量的紫外线照射，使经过紫外线照射的流体通过一个流体处理装置，和对经过处理的流体进行另外的预定量的紫外线照射，所述另外的紫外线照射在所述流体输送到出口供使用之前，一直提供给所述的流体。
27.根据权利要求
26的一种方法，其中所述流体是水。
28.根据权利要求
26的一种方法包括如下步骤确定所述的预定的紫外线照射量，和确定所述的另外预定的紫外线照射量，以确保灭绝所述流体中的细菌和不需要的微生物。
29.一种液体灭菌系统包括一个与电源连接用于发射紫外线的细长的紫外灯管，和一对管状的液体导管，所述导管从所述灯管的一端到另一端以成对的方式围绕所述的紫外灯管螺旋环绕，其中每一绕圈横向彼此邻接，以便从所述灯管的外围环绕在其整个长度上，每根导管的一端有一进口而另一端有一出口，所述导管是可透视紫外线的，以使得流经所述导管的液体经受所述灯管发出的紫外线照射。
30.根据权利要求
29的系统，其中所述的导管成对地围绕灯管螺旋环绕的结果是使得其中一根导管的绕圈位于另一导管的绕圈之间，但位于每端最外侧的绕圈除外。
31.根据权利要求
29的系统，其中一根导管的进口与另一导管的出口成对并紧邻，以便使液体可通过所述导管反向流动。
32.根据权利要求
29的系统，其中一根导管的出口与另一导管的进口耦接。
33.根据权利要求
29的系统，其中所述一根导管的出口通过另一个液体处理装置与另一导管的进口耦接。
34.根据权利要求
29的系统，其中所述导管由塑料构成，其截面为圆形，并且被照射的液体是水。
35.一种液体净化系统包括一个用于供入待净化液体的系统入口，一个紫外线照射源，其一端直接与所述的用于接收所述待净化液体的进口相连的第一导管，所述第一导管的另端有一出口，所述第一导管可透射由所述照射源发出的紫外线，以使得所述紫外线对通过所述第一导管的整个液流进行照射，和与所述第一导管的所述出口耦接的用于处理照射后的液体的液体处理装置，所述液体处理装置具有一个为使液体接受后续处理的出口，其一端与所述液体处理装置相连用于接收处理过的液体的第二导管，所述第二导管在另一端有一出口，所述第二导管可透射由所述照射源发出的紫外线，以使得所述紫外线对通过所述第二导管流到其出口的整个处理过的液流进行照射，和一个直接与所述第二导管的所述出口相连的、用于将净化过的液体供给使用者的系统出口。
36.根据权利要求
35的一种系统，其中所述液体处理装置包括过滤液体的过滤器。
37.根据权利要求
36的一种系统，其中所述的紫外线照射源是一个连接在电源上的、用于发放紫外线的细长的紫外灯管。
38.根据权利要求
35的一种净化系统，其中所述第一和第二导管从所述紫外灯管的一端到另一端成对地围绕所述灯管螺旋环绕，而且每一绕圈横向彼此邻接，以便从外围基本环绕在所述灯管的整个长度上。
39.根据权利要求
38的一种系统，其中所述的第一和第二导管具有波纹状外表面。
40.根据权利要求
38的一种系统，其中所述的第一和第二导管由挤出材料成形以便横向地彼此相连，为了接收射线和增强紫外线透射到其中流经的液体中，其上的一个表面基本上是凹面形。
41.根据权利要求
38的一种系统，具有从外部围绕并包封所述第一和第二导管的射线反射装置，它用于接收穿过所述导管的紫外线并将所述紫外线反射到所述导管中。
42.根据权利要求
41的一种系统，其中所述反射装置包括一个围绕所述第一和第二导管外围，并带有金属箔的薄板。
43.根据权利要求
37的一种系统，还包括检测所述灯管发出的紫外线强度和当所述紫外线低于预定水平时可提供一种输出信号的检测器。
44.根据权利要求
43的一种系统，还包括响应于所述的输出信号而发出报警的装置。
45.根据权利要求
44的一种系统，其中所述的检测器主要检测穿过所述第一和第二导管的紫外线。
46.根据权利要求
38的一种系统，其中两根导管的全长基本上相等。
47.一种标准的液体净化系统包括一些标准的液体灭菌系统，它们每一个具有一个与电源相连用于发射紫外线的细长的紫外灯管，和一对管状的液体导管，所述的导管从所述灯管的一端到另一端成对地围绕灯管螺旋环绕，而且每一绕圈彼此邻接，以便从灯管外围基本上在其整个长度上环绕，每根导管的一端有个进口而另一端有个出口，所述导管是可透射紫外线的，以使得流经所述导管的液体受到紫外线的照射，而且其中一根导管的进口与另一导管的出口成对并紧邻，以使液体通过所述导管可反向流动，一些过滤输入的流体的标准的过滤系统，每个过滤系统有一个过滤进口和过滤出口，用于组接一种具有特殊需要结构的液体净化系统的装置，所述的结构包括一个系统进口，一个系统出口，从所述一些标准的液体灭菌系统中选定的第一液体灭菌系统，其中一根导管的进口与所述系统的进口相连，而另一导管的出口与所述系统出口相连，和从所述一些标准的液体灭菌系统和所述一些过滤系统中选定的液体灭菌系统和过滤系统被连到所述另一导管的进口和所述第一液体灭菌系统中的所述一根导管的出口，以构成封闭式的液体净化系统。
48.根据权利要求
47的一种标准的液体净化系统，其中所述用于组接一种液体净化系统的装置是易于拆卸和重新连接的。
专利摘要
一种流体净化系统包括一根细长的紫外灯管和独立的流体流动控制管道。每根管道是透明的，以允许灯管发出的紫外线进入管道，并且管道紧密地螺旋状环绕在灯管周围，以构成连续的管道，保证从中流过的流体受到紫外线照射。此系统还包括一个带有进口和出口的过滤器。每根管道的一端与过滤器的进口和出口之一相连。此系统可使流体在被过滤的前后都经受紫外线照射。
文档编号B01D37/00GK87103349SQ87103349
公开日1987年11月25日 申请日期1987年5月7日
发明者约翰·R·诺尔, 斯蒂芬·V·蒙特维拉 申请人:净水技术公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan