净化污染水的方法及其装置的制作方法

专利名称:净化污染水的方法及其装置的制作方法
本发明一般地涉及水的净化，特别是涉及净化污染水的方法及其装置。
在此描述的发明用于将取自所有城市处理过的水供应点，也可以是取自井或泉及其它水源的，最好是那些未经极度地污染的水源的水转化成真正安全的饮用水，每处理1加仑水仅仅需耗费几便士。
本发明基于对这样一个事实的认识，即尽管人们要求或以为自来水对人类的消费是安全的，但事实上在自来水中含有相当数量的沾污物或污染物，这些沾污物或污染物即使事实上并不有害或有毒，但至少也因为变色或浑浊或产生讨厌的气味或味道而影响其使用外观。况且，至少在一些情况下，尽管城市自来水经过氟化处理或氯化处理(有时非常严重)以去除有害的有机体，诸如细菌等等。由于大城市，特别是象纽约这样的大城市，不得不使用河水，如用哈得孙河的水来补充它们的蓄水池，特别是在急剧的或持久的干旱时期下更是如此，从而使自来水沾染问题还是进一步加剧。在如此的河水中含有各种各样的沾污物，诸如多氯联苯(PCB)或其它致癌化合物，并且各种工业及家庭废物(处理过的或未处理过的)都通过各自的途径进入河中。而且，河水中早已含有了相当丰富的天然的或合成的有机材料以及细菌及其它生物沾污物。
显然地，河水未经处理是不适用于消费的。因而，这些河水在被引入蓄水池之前通常经过氯化处理，并且从蓄水池向导水管供水时再一次地被氯化。然而，尽管对于杀死大多数的有害生物体，特别是用于被污染的水时，氯化作用是有效的，但是也产生了致癌的三卤化甲烷。况且，至少在一些旧的市内供水系统中，在分配管道内已经有对氯不起作用的生物体蔓延而造成危险的污染。肠兰伯氏鞭毛虫囊肿(Giardialambliacysts)可以引起小肠感染，这便是一个有害但又抗氯的生物体的例子。另外，毒素或其它有害物质，诸如铅、铜、锌或石棉在水的分配输送管道中可能引入到已处理的水中。
此外，工业排出物中含高毒的有机化合物，及用于农业的杀虫剂、灭草剂、杀真菌剂及类似物质，更不用提各种用于家庭的危险的化合物，都可能使水产生污染。高含量的普通盐类及其它钠盐，例如，来自海水的侵入，或由于某种水质软化剂及处理方法而引入，可以使饮用水中引起不希望有的高含量的钠。其它的沾染物盐类包括可能引起高铁血红蛋白血症(或“bluebabies”)的硝酸盐，及能引起斑牙及骨病的氟化物。高的硝酸盐浓度可因水源被人及动物的污物沾染而引起，或者，特别在干旱及内陆地区，也可能是由于自然的(地理的)污染而引起。氟化物的沾染同样地既可由人类的活动而引起，也可以由于自然沾染而引起。还有毒性的重金属盐类，在工业化的社会中已被广泛使用着，或在某些生产过程中作为副产品而存在。这样的重金属盐类包括，如，镉盐、铬盐、镍盐、铅盐及砷盐(该盐也能引起癌症)。最后，在如今的年代中，核武器的生产、试验及战争状态的预使用，同样由于核电站的发电及事故，和在放射性物质的开采、加工、精制及清除等过程中，致使有害数量的放射性物质溶入或带入水源中的机会逐年增加。
基于以上的观点，保证饮用水确实无害同时又除去大多数的(如果不是所有的)沾污物的唯一方法很明显是在使用的时候对自来水直接进行最后的净化。因而，至今已经有了多种完成这样目的的装置及系统。因而，例如，有人提出首先将自来水过滤以除去颗粒状的沾污物或其它可以被诸如活性炭或木炭的过滤介质吸收、吸附或收集的污染物，然后将滤过的水加热至高温，也许提高至其沸点，从而杀死全部或至少大部份的细菌、胚芽、病毒及其它生物沾污物，同时使低沸点的物质逸出而进入周围的大气。然而，使用这种方法的经验表明，至少在某些场合，如此方法得出的结果是颇为令人失望的，特别是因为当初次过滤之后许多沾染物留在过滤水中并不能通过加热而排出，并且有些物质能够滤过而仍留在水中。这种低效率的过滤明显是由于被过滤的水在滤器中的阻留或保留时间太有限。
也有人提出在使用自来水时依靠蒸馏工艺来获得净化的水，并且许多装置被用于这样的蒸馏原理，其中一些颇为复杂因而相应地价格昂贵。然而，该方法也因一个颇为严重的不足而遭受困难，该不足之处还存在着这样一个事实，即至少有一些沸点低于水的物质，将先于水而蒸发，但在蒸馏过程中接下的冷凝阶段却又参入水中而非逸向周围大气，因而事实上这些物质在蒸馏过的水中的浓度增加了，特别是考虑到这样一个事实，即并非所有的水都能用于蒸馏，也非所有能用于蒸馏的水都确实地转化成水蒸气或水汽并且再冷凝，特别是为了防止被蒸馏的水中含有的矿物质及其它高沸点物质在与水接触的各个表面上形成包壳或水垢或者为了别的原因，分批地而不是连续地进行蒸馏的时候更是如此。同样，蒸馏过程通常耗费昂贵，因为这需要足够的能量，特别是当把水从液态转化成气态即水蒸汽或水汽的时候。
美国专利申请序列号300，423，442，951及443，599对上述类型的装置及用于这些装置中的设备的例子进行了描述，但所有这些例子均被废弃了。例如，申请序列号300，423的专利揭示了一种水蒸馏器，须净化的水通过一个十分回旋的途径流向蒸发器，以便使水在该装置中在到达蒸发器之前增加其滞留时间从而使低沸点沾污物增加挥发并逸出的机会。申请序列号为442，995的专利描述了另一个蒸馏装置，在该装置中水在蒸发器中被蒸发并在一个单独的容器中冷凝，该容器被建成可以收集蒸馏水并且内表面经过消毒。然而，在所有这些装置中，水都没有经过再循环，也没有在水流向蒸发器的途径中设置过滤器，因而这些装置获得的净化程度要比预定的低。此外，申请序列号为443，599的专利申请揭示了另一种蒸馏装置，在此装置中须净化的水首先经过一个沉积装置，并连续加满，并转化成蒸汽然后冷凝在一个外部冷凝的贮藏器中。然而，即使在这里也没有部分净化水的再循环，也没有使这些水再循环通过任何过滤装置的通道。
因而，本发明的一般目的是避免现有技术中的缺点。
更具体地说，本发明的一个目的是提供一种可以完成很高净化程度的水净化方法。
本发明的另一个目的是提供一种经过考虑的方法，以比较低的耗费去除水中的绝大多数(即使不是所有种类)的沾污物。
本发明伴随的目的为设计一种可以完成上述方法的装置，并且结构比较简单，生产耗费不高，并且易于使用，操作方便。
本发明的另一个目的是设计上述类型的水净化装置，使之能够除去水中沸点低于水的沾染物，也至少可除去能被过滤介质收集的沾染物。
为了达到上述的目的及以后将会变得明显的其它目的，本发明净化水的方法中存在一个特点，该方法包括以下的步骤将预定有限的不纯而须净化的水导至一个过滤器;把引入的水通过过滤以得到部分净化的水;在有限空间内收集部分纯化的水并在此形成一个水域;加热该部分净化的水使之温度接近或达到其沸点;重新将该部分净化的水导入同一个过滤器;继而重复对部分纯化的水进行过滤、积累和加热的步骤使水体满足进一步的纯化的要求，直至这些水中的沾染程度低于预定的水平。本发明至此所描述的方法的一个特别的优点在于，通过重复地对部分纯化的水进行过滤，与水仅仅通过滤器一次的情况比较有更多比例可经过滤除去的沾染物能够被滤出，从而从过滤水中除去。此外，通过重复加热部分纯化的水使之达到或接近其沸点，与其它情况相比有更多比例的低沸沾染物从水中被驱除并逸入周围的大气中。
根据本发明的另一个优越的概念，本发明方法还进一步包括以下步骤在完成重复步骤之后，接着对水域中预先测定的净化水部份进行蒸馏;并且收集蒸馏水于一个收集空间中以便实际消费。本特点的一个优点是比以前能将更高比例的低沸点及高沸点沾染物从净化水中除去并逸向大气。
本发明也针对净化水的装置，该装置包括确定限制空间的设备;将预定的有限数量的不纯而须纯化的水引入限制空间的装置;用于过滤被引入的水以获得部分纯化水的装置;在限制空间中分隔出一个收集室以便在那里以水域的形式收集部分纯化水的装置;用于加热部分纯化的水使之温度接近或达到其沸点的装置;及用于使水域中部分纯化的水连续循环，经过过滤的装置、收集室及加热装置而对部分纯化的水进行进一步的纯化，直至水中的沾污程度低于预定水平的装置。由上文来看，如果本装置的限制及分隔装置包括一个具有接收过滤装置的上部区域及一个组成收集室的下部区域，及配有一个可移开的支撑在上部区域上的多孔的盖子的容器，将会更为有利。其次，加热装置包括在收集室中安置一个电阻加热器，使完全浸没在水域中，而循环装置可以包括一个置于加热器上方用于收集加热器产生的水汽的水汽收集钟状物，及一个上升管可从水汽收集钟状物延伸至过滤装置以传导收集的水汽，及由此被引向过滤装置的水柱。由上文来看，如果上升管有一个外套环及如果过滤装置是一个中央有一个接收上升管的一部分的通道的滤筒，到达限制空间的上部区域时，套合在上升管的套环外的话，将会是有利的。
根据本发明的另一特点，容器在其下部有一个出口，及一个加热装置，包括一个设在容器外的并与该出口相连的外部加热器，及包括一个置在容器外部的上升管并与加热器相连通的循环装置，及一个与上升管相连的喷口，喷口弯回指向限制空间，将由加热器产生的水汽及夹带着水汽的水柱一起在上升管中上升，并且通向过滤装置。然而，如果这样来安排也是有利的，循环装置包括一个从加热装置向上伸展出的上升管，及一个与上升管的上端相连并回指限制空间的喷口，该喷口将由加热装置产生的水汽及夹带着水汽的水柱一起在管中上升并且通向过滤装置。本发明装置的结构变得更为有利，因为该装置包括一个容纳于容器上部的杯状容器(至少当容器的上部设有盖子时)并且该杯状容器包括一个对准引水装置及喷口的长颈部分及容纳过滤装置的主体部分，使得流入长颈部分的水从过滤装置的底部流入过滤装置，并向上经过滤装置的上部流出然后溢出杯状容器进入积累室。
如果本发明的装置还包括可以有选择地中断水域中被净化的水的流动的装置，也许是有利的，藉此装置使水域中的水的温度提高至其沸点而使一部分水汽化，而在汽化的同时完成提纯的操作，在此情况下，该容器在积累室的上方至少须开一出口以便使产生的水汽由此逸出至限制空间。还可以进一步设置一个装置用以将由此卸出水汽冷凝成水，并在一个收集空间中收集冷凝水，以便实际消费。此外还有一点但不限于此，即当冷凝装置包括一个围绕在容器外面的接受器时，同样也是有利的。
以下将参照下图对本发明作详细地描述图1为本发明的一种水净化装置的部分剖面侧面立视图;
图2与图1类似，为水净化装置的改进结构的部分剖面的侧面立视图。
图3与图1类似的，另一个进一步改进的水净化装置的视图;
图4为图3的装置的顶视图;
图5与图1类似，为本发明的进一步改善并扩充的水净化装置的结构视图。
对最佳实施例的详细描述现在详细参考附图，首先参考图1，将会发现参照数字1用以标出在本发明的净水装置中被净化的水流。水流1通过水净化装置的多孔或开口的盖子3流至一个过滤器/净化器滤筒2。盖子3设有孔3a可以允许水流1流过或允许各种蒸汽或气态介质由此从水净化装置的内部逸出到装置外部并进入周围的大气中。然而，如果对盖子进行设计使之可以在将水流1引入该装置的起始或充水阶段搬走，那末，就会加快装置的充水，水流1便可以直接流向过滤器/净化器滤筒2，而不受盖子3的阻挡。
过滤器/净化器滤筒2包括一个位于较上方的水平板4a及一个位于下方的水平板4b，它们由围绕四周的围壁5并相联结在一起。围绕四周的壁5有一个扩伸至上面的水平板4a上方的向上扩伸的扩伸部分5a，分隔出一个容纳欲净化或正在进行净化的水的散布空间5b。在操作的开始阶段，不论盖子3是否存在，水流1的水到达散布空间5b，由此足够均匀地散布在过滤器/净化器滤筒2的横截面上，在此水在散布空间5b中积累至一定的程度，因而，由水流1经一处或多处进水口放出的水被引至与进水口隔开的过滤器/净化器滤筒2的较上方的水平板4a的区域上。显然，如果在起始或充水阶段，开孔的盖子3存在的话，将进一步改进或者甚至单独完成所需的散布作用，就水流1而言，当水流过孔3a之前，基本上是按图上表明的方式，铺展在盖子3上的。为了避免水溅出盖子3，盖子3包括一个向上树立的围筒3b，它将四周完全围合形成一个接收水流1的水的接收空间3c。位于上方及下方的水平板4a及4b与围壁5一起围成一个内腔20，内设两个沉淀过滤器分别并置在上方及下方的水平板4a以及4b上，由布、纤维条或可以从流过的水中收集颗粒物质的其它材料制成。夹在两条沉淀过滤器6a及6b之间，并占有内腔20的主要体积的是过滤介质7，是诸如活性炭或木炭或其它所知道的可以在经过的水中吸收或吸附溶解的杂质的物质。在上方及下方水平板4a及4b上都开设了多孔8a及8b，分别地允许净化过程中的水由重力作用使从散布在空间5b通过开口8a进入内腔20以及由此通过开口8b进入一个容器9的积累空间9a并在积累空间9a中被积累。水流1的不纯的水，按上述的方式通过过滤器/净化器滤筒2而引入容器9的内部，直至充满容器9内部的三分之二。
在容器9的积累空间9a的底部设有一个电阻加热器10。当电插头11a插入电源并且旋开设置在电线11上的电旋扭开关11b，便可通过电线11对电阻加热器10进行供电。电阻加热器10完全地浸没在积累空间9a盛放的水域12中。当电阻加热器10被接通时，便对欲净化的水域12中的水进行加热。如果在这之前没有盖上盖子3的话，此时须将盖子3盖在容器9的上部凸缘上，使得从容器9内容逸出的蒸汽或其它的气体介质仅仅通过盖子3上的孔3a逸出，从而将这类气体介质通过横截面逸出的水平降低到所需的程度。
当开始用电阻加热器10对水域12中的水进行加热后，几分钟之内在水域12中，特别是在电阻加热器10上开始形成水汽泡，尽管作为整体水域12中的水温尚未达到沸点。当电阻加热器及水域12的温度进一步上升，水汽泡13从电阻加热器10上脱离并且上升到水域12中，被钟状的水汽收集器收集或俘获。
水汽钟状收集器14在其上部的中央汇成一个向上沿伸的上升管16，该上升管16穿过过滤器/净化器滤筒2的中央区域直至它的终端在离开滤筒2的上方水平板4a之上的预定距离。滤筒2具有一个管状的内部分隔壁18，分隔形成一个上升管16的通道。上升管16的外部有一个支承过滤器/净化器滤筒2的支承环19。因而，显然地，过滤器/净化器滤筒2是独立的，并且在调换时可以方便地从上升管16上取出，可打开盖子3之后，方便地向上将其提出容器9。将新的或调换的过滤器/净化器滤筒2安置在上升管16上也是同样地容易，将上升管16的上端穿入由分隔壁18形成的通道，然后沿上升管16向下滑下滤筒2直至碰到支承环19为止。
本发明的净化装置开始运转以后，因为除了电阻加热器10附近的水之外，被净化的水的温度接近但事实上未达到沸点，又因为上升管16内部的水汽及被夹带的水的混和物比置于上升管16及水汽钟状收集器14之外的冷得多的水的比重低得多，因而，当本发明的装置开始操作之后，比较迅速地使被净化的水在上升管16的内部开始上升。因而，这种比重上的不平衡及由此造成的上升管16内部及外部的水柱的压力的下降迫使较冷的水向下运动通过相应的槽孔17进入水汽钟状收集器14的内部，同时，收集于水汽钟状收集器14中的水汽及上述的由此被夹带的水柱15在上升管16中上升。
在继续加热的过程中，水柱15夹着水汽从上升管16的上端溢出或喷出，(甚至)可能冲击着盖子3大部份的下表面，在那儿水柱15及由水汽在盖子3上冷凝而成的水由于重力的影响流到过滤器/净化器滤筒2的上部的水平板4a上，正如所表明的那样，大量地再一次在这个水平板4a上被散布并且再一次地流过那些开口8a进入过滤器/净化器滤筒2，在那儿再一次地受到沉淀过滤器6a及6b和夹在它们当中的过滤介质7的作用，然后受重力的影响流往并流经位于较低的水平板4b上的开口8b而重新进入水域12中。换言之，被加热的水透过过滤介质7而得到过滤。
当从开口8b流出过滤器/净化器滤筒2的内腔20后，被净化的水以水滴21的形式流入水域12并且由于容器9的积累空间9a中被加热的水的搅动作用而与水域12中的水相混和。然后，在用于净化操作的二十分钟左右的时间内重复上述的加热及过滤循环几次。换言之，当水域12的水被开始加热之后，流过过滤器/净化器滤筒2的水的数量比水域12中的水的数量多好几倍。
当连续地用电阻加热器10加热大约二十分钟之后，被净化的水通过上升管16的内部上升并接着向下经过滤器/净化器滤筒2流出，被净化的水在过滤介质7中具有足够的阻留或接触时间，在反复多次的上升与向下回流至容器9的积累空间9a的过程中去除了相当多的可溶性杂质。此刻，将电旋扭开关11b旋至“断路”位置，电阻加热器10及此时已经净化了的水域12中的水便开始冷却。过滤器/净化器滤筒2与上升管16及水汽钟状收集器14一起从容器9内部取出，然后便可施用容器9中的净化水。
这是可以理解的，事实上所有的低沸点或挥发性的有机物及无机物已经被驱出而水得到净化了。这是由于这些挥发性的蒸汽及气体通过开孔的盖子3上的孔3a散向四周的大气，如31所示。另一方面趋向于被过滤介质7吸附的挥发性有机化合物，当过滤器/净化器滤筒2的温度达到大约85至90℃，即185至195°F时同样被驱出并散向大气。此外可以用水和水汽的湿气加热循环对过滤器/净化器滤筒2的处理以阻止在过滤介质7上的任何细菌或其它生物的生长。
现在参见图2，根据本发明图2描绘了一个净水装置的改进结构，由于与上述的结构在许多方面均类似，故而将与以前相同的参考数字运用在图2中，以指明相应的部件并且在此仅仅对这些结构中的不同之处详细地指出。这种改进的净水装置结构，如上面所讨论的一样，是用于批量生产净化水的。该种改进了的水净化装置的容器9被建成一缸体状，并且上升管16被安排在容器9的外部并通过一个连接套管24与一个伸入杯状容器25的长颈部分26的喷口22相连。在开始或注水操作时水流1同样被导入杯状容器25的长颈部分26中，使杯状容器25的贮室25a充满，最后溢出并注入容器9的积累空间9a达到预定的水平以在此组成净化水的水域12。在这样的结构中，水不是在容器9内部被加热的。取而代之的是，水通过出口23流入置于容器9外部的加热器10，并从加热器10进入上升管16。加热器对水进行加热并产生水汽及水柱，同时对容器9的底部进行加热以附带地对容器9的积累在空间9a中的水域12的水进行加热。杯状容器25被安置在容器9内部的上方，其中容纳的过滤器/净化器滤筒2即使不与上述的完全一样也与之类似。此时，当起始或注水操作完成之后，并使外部加热器10接通电源后，水汽及水柱15(图中未画出)便从喷口22的开口端喷出，进入杯状容器25的长颈部分26中，将水收集于此。被收集的水，如以前的水流1一样，是由下至上流过过滤器/净化器滤筒2的，水从滤筒2的下方水平板4b的开口8b流入滤筒2的内腔20，当经过了过滤介质7及相应的沉淀过滤器6b及6a(图中未画出)之后，通过滤筒2的上方水平板4a上的开口8a流出内腔20。当杯状容器25中的水面上升时，被净化即被过滤的水溢出杯状容器25的边缘28并由重力作用而落入水域12，与容器9的内部空间9a中的水相混和。
容器9配有自己的盖子3，其上的孔3a允许挥发性的蒸气逸出容器9内部并排入周围的大气，如31所示。当还包括通过上升管16及过滤器/净化器滤筒2的重复循环的净化操作终止之后，可以通过配有操纵把手29的龙头30方便地将水域12中的净化水排出。尽管有这些区别，但是上述的本发明的净化装置的操作方法是一样的。
图3及图4揭示了本发明的另一种改进的净化装置的结构，特别适用于这类装置的小型号，特别是那些旅游观光者所使用的。在此再次地采用和以前相同的参考数码以确定相应的部件。例如，本装置的容器9可用不锈钢制作并在其开口的上端盖上具有相应形状的盖子3。这种改进结构的一个重要的设计特点是，本装置的所有必要部件，即水汽钟状收集器14、上升管16、杯状容器25、内部电阻加热器10及过滤器/净化器滤筒2，是按照机械的方式装置并固定在盖子3上，及/或成为盖子3的一个整体部件。滤筒2可从杯状容器25中取出，因而当过滤介质7耗尽后可以方便地替换。
在这个特别的结构中，欲被净化的生水的水流1是通过盖子3上的注水孔32进入本装置的内部的。过滤器/净化器滤筒2及使水流经此处的作用如上面的联系图2作的解释是一致的。在远离插头11a所配备的电线11的一端具有一个附带的插头33，可以插入安装在盖子3上的插座34并与加热器10电气连通，从而在净化操作中提供电能。另一方面，当停止使用水净化装置时，插头33可以从插座34中拔出，电线或电缆11可以藏在容器9中。因为该装置是方形的且当制成小型号时，可以方便地放在旅游者的包或箱子里。在所有其它的方面就结构和上述结构的操作方式而言，图3与图4所描绘的改进结构是一样的。
制造净化装置的各个部件的材料，如不是不锈钢，则必须是无毒的且在水的沸腾温度下不受损坏的材料。同样，当容器9是用耐高温的材料，诸如上述的不锈钢制成时，本发明的净化装置在无电的情况下也能操作，可将该装置直接置于明火或其它热源之上。
最后，图5描绘了本发明的净化装置的附加改进结构，按上述方式被净化的水在该装置中经历最后的蒸馏阶段，并且只有这些被蒸馏过的水方被用于消费。此外，相应于该装置的部件以前已经讨论过的部件，则用相同的参照数字来标明，只对那些以前未曾描述过的或作了改进的部分作比较详细的描述。
图5所描绘的结构，主要地包括三个部件，称为冷疑/贮藏收集器35、用于加热水域12中水的容器9及按图5描绘的方式安装于加热容器9之上的盖子或上顶部分3。预定数量的不纯的水，例如三加仑，是以水流1的方式通过上顶部分3上的注水孔32进入该上顶部分3的内部，进一步说，是进入按照上述方式容纳过滤器/净化器滤筒2的杯状容器25的长颈部分26中。注入上顶部分或盖子3的水，以箭头所示的方式首先向下流过长颈部分26，然后向上流过过滤器/净化器滤筒2。部分净化了的水离开滤筒2之后，向下流向并流过位于盖子或上顶部分3的底板37上的小孔36进入加热容器9的积累室9，在此形成水域12。
当预定数量的水，在此为三加仑左右，被灌入图5所描绘的可以称作再过滤/蒸馏器的水净化装置后，通过插头11a及电线或电缆11与电源接通。旋开安装于上顶部分3上的旋扭开关38，并且旋转安装于上顶部分3上的时间控制器39，对于本例，旋至“三加仑”的位置。此时表明电阻加热器10被通上了电流并已开始对水域12进行加热。在几分钟之内，水汽及水柱15开始沿上升管16上升并由喷口22放入到杯状容器25的长颈部分26中，然后这种被加热过的水沿着原来放入长颈部分26的不纯的水流过的同样的途径流动，即，流过过滤器/净化器滤筒2然后向下流经控制小孔37进入积累室9重新和水域12的水汇合。
由时间控制器39决定的循环中，在大约15至20分钟之内水域12中的水的“再过滤”发生好几次。在这个阶段中，不纯水有很大的机会被过滤介质7中的活性炭或其它活性物质处理，各种沾染物的挥发性蒸气，如图中的31再次表明的那样，通过孔3a进入上顶部份3上方的空气中。
15至20分钟的净化阶段终了时，用时间控制器39操作以分别控制电磁阀41及42的螺线管线圈40，从而分别地关闭喷口22及控制小孔37。由于阀门的关闭，水汽及水柱15不再沿上升管16内部上升，也不能从喷口22流出。因此，也就不再从杯状容器25的边缘28溢出并流向控制小孔37。然而，如前所述，控制小孔37同样也被关闭以防止水再流入加热容器9。
然而，电阻加热器10的加热仍在进行，结果水域12中的水开始剧烈沸腾，从而产生足够多的蒸气。这些水汽在封闭的加热容器9内部产生的压力之下，通过加热容器9周壁上所配备的分散的通气孔43进入由加热容器9外周壁及冷凝/贮藏收集器35的内周壁构成的环形空间44中，在该环形空间44水汽很容易凝结在收集器35的周壁上，因为该周壁被四周空气从外部冷却。冷凝后的水向下流入收集室45并在此逐渐形成经过净化及蒸馏的水源46。
对于先前已经净化过的收集于加热容器9中的水进行蒸馏的阶段，在时间控制器39的控制下持续至原先加入的水中的大约二加仑水被蒸发、冷凝并收集于收集器35中为止。使用一个1，000瓦特的加热器，蒸馏阶段耗费大约三个小时的时间。冷凝器/贮藏器收集器35至少具有一个大气通孔47。在蒸馏过程完成之后，被净化的水可通过龙头30从收集室45中放出。
在下一批水进化净化之前，先要进行一个简单的操作。首先，将固定于上顶部分3上的各种电气及其它主要部件连同整个上顶部分3一起从容器9中提起并移出。然后，提出加热容器9并弃去残留在其中的污染水。然后，再将容器9放回收集器35并将盖子或上顶部分3安置在其顶部。这些工作完成之后，该装置再一次地可以注入下一批不纯的水。
冷凝器/贮藏器收集器35中的热水汽可使之处于防菌状态，并且通过“巴氏德灭菌法”对贮藏在收集器35中的水进行消毒。在必要的时间对本装置仅仅须进行很简单的维护，包括至少对加热容器9的内表面偶尔进行擦洗以除去积聚其上的水垢。根据装置的使用情况及不纯水的污染特性及程度，每隔若干月替换过滤器/净化器滤筒2。
本发明的净水装置，特别是图5所描绘的净水装置有若干个优点。其一，甚至在其尺寸比较小的情况下，因为不纯水流经过滤器好几次，活性炭过滤器7的效率大大提高。按此方式，不纯水在过滤介质7中的“阻留时间”比惯用的一次通过的过滤器长好几倍。此外，该过滤筒2的加热了的水在二十分钟左右的循环操作中，水温达到160°F，因而就不用担心发生以惯用方式使用活性炭过滤器而发生的细菌繁殖问题。另外，由于加热及延时处理，较多的挥发性化合物被驱出活性炭过滤器7，从而在过滤器中留下了较多的空间以供吸附其它较难挥发的有机化合物。
由于结构的特点(仅有三个主要部件)，本发明的装置易于维修及清洗。不须旋下或拆卸任何部件。进行加热及蒸发的容器9是一个简单的锅子，可以轻易地进行清洗。如果需要的话，可在每批水进行净化之前，如此处理以便排除积累的沾染物。作为分批操作的结果，由于蒸馏前的有效的净化作用，被蒸馏并冷凝的水特别地纯净，不含挥发性物质及其它有机物，这些有机物在下批蒸馏之前必须将之除去，不然将被带入或掺入另外被净化的馏出物。因而，可见本发明提供了一种整体的、有效地利用空间及能源的装置，在该装置中水被过滤、预净化、蒸发、冷凝并贮藏于一个消毒的收集器中。此外，本发明的该装置产生的水的质量优于其它任何市售的系统或设备的，却只耗费已知的系统或设备开销的一小部分。加之就本发明的净化装置的能耗效率而言，它可以比得上其他蒸馏型净化器。
在此描述及描绘的净化装置体现了净化装置的一些特殊结构，并不仅限于这些细述的特殊结构，因为各种改进及结构变化都可以通过本发明考虑到而实现。因而，本发明的保护范围仅由下附的权利要求
书决定。
权利要求
1.一种净化水的方法，包括以下步骤将预定的有限数量的不纯净的水引入一个过滤器进行净化；对引入的水进行过滤以获得部分净化的水；将部分净化的水积累在一个限定空间中，在其中形成一个水域；对部分净化的水进行加热至其温度达到或低于其沸点，将这部分净化的水再回入过滤器，并且，对部分净化的水连续重复上述的过滤、积累及加热步骤，伴随着部分净化的水的进一步净化，直至水的沾染程度下降至低于预定的水平为止。
2.如权利要求
1所述之方法，其特征为，还进一步包括一述步骤在上述的重复步骤完成之后接着对水域中被净化过的水的预定部分进行蒸馏;并且在一个收集空间中收集该蒸馏水以供实际消费。
3.一种净化水的装置，包括确定一个有界空间的装置;将预定的有限数量的不纯净的水导入上述的有界空间进行净化的装置;对导入的水进行过滤获得部分净化的水的装置;在上述有界空间中分隔出一个积累室以便在此积累部分纯化的水，形成水域的装置;对上述部分纯化的水进行加热使之温度达到或接近其沸点的装置;以及对水域中的部分纯化的水，通过上述的过滤装置、上述的积累室及上述的加热装置，伴随着部分净化的水进行反复连续循环使进一步地被净化直至沾染度下降至预定水平之下为止的装置。
4.如权利要求
3所述之装置，其特征为，其中所述之确定及分隔装置包括一个上部容纳所述的过滤装置，下部组成所述的积累室的容器，并且有一个可移动的开孔的盖子支承在其上部。
5.如权利要求
4所述之装置，其特征为，其中所述之加热装置包括一个安装在所述的积累室内并使其完全浸没入于所述水域的水中的电阻加热器;其中所述的循环装置包括一个置于上述加热器上方以收集上述加热器产生之水汽的水汽钟状收集器，及一个从上述水汽钟状收集器向上述的过滤器延伸的用于将水汽及其夹带之水柱传导至过滤装置的上升管。
6.如权利要求
5所述之装置，其特征为，其中所述的上升管具有一个外部支承环;其中所述过滤装置为一个具有容纳上述上升管的一部分的中央通道，并在所述有界空间中的上部区域中时支承于所述上开管的所述支承环上的滤筒。
7.如权利要求
4所述之装置，其特征为，其中所述容器在其所述之下部有一出口;其中所述加热装置包括一个安置于所述容器之外并与所述之出口相通的加热器;其中所述循环装置包括一个安装于所述容器外部并与所述加热器连通的上升管及一个与所述上升管相通并回指上述之有界空间以引导由所述之加热器产生的水汽及其夹带之水柱一同沿上升管向上升至所述过滤装置的喷口。
8.如权利要求
4所述之装置，其特征为，其中所述循环装置包括一个由所述加热装置向上延伸的上升管，及一个接连上升管上端的喷口，该喷口回指上述之有界空间以引导由所述之加热器产生之水汽及其夹带之水柱一同沿上升管上升至所述过滤装置。
9.如权利要求
8所述之装置，其特征为，其中进一步包括至少当所述的盖子配备于所述的容器的上部区域时容纳于所述容器之所述上部区域的一个杯状容器，包括由所述的导水装置及喷口所对准的一个长颈部分，及以某种方式容纳所述过滤装置使从所述的长颈部分流入的水从下向上流过所述过滤装置，然后从所述过滤装置之上部排出并溢出杯状容器流向所述的积累室的一个主要部分。
10.如权利要求
3所述之装置，其特征为，还进一步包括在净化操作完成之后，用于有选择地中断水域中的水沿所述的循环装置流动的装置，通过连续加热，伴随着水域中的水的温度升高至其沸点使其中一部分水转化成水汽;其中所述容器在所述积累室上方至少有一个将产生的水汽从所述有界空间排出的排气孔;并且还包括用以将由此排出的水汽冷凝至水并在一个收集空间中收集冷凝水以便最终消费的装置。
11.如权利要求
10所述之装置，其特征为，其中所述冷凝装置包括在本装置的装置状况下围绕所述容器并与大气相通的收集器。
专利摘要
一种净化水的方法，包括如下步骤将须净化的水导入过滤器并进行过滤，将过滤后的水积累于有界空间中，加热积累的水，使水温达到或接近沸点，再将水导入同一过滤器重复过滤、积累及加热步骤。一种实现上述方法的装置，包括上部为过滤器下部为积累室的容器，及可移开的盖子。一个安装于积累室内部或容器外的电阻加热器，下端具有水汽钟状收集器，及由加热器上升至过滤器的上升管。
文档编号C02F1/04GK87104034SQ87104034
公开日1987年12月30日 申请日期1987年6月3日
发明者安少尼帕朗尼欧 申请人:净水科学国际公司