專利名稱：能防止空氣在原水凈化工序之前從水中逸出的水凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化諸如自來水和地下水之類的原水以提供家用或工業(yè)飲水的水凈化系統(tǒng)。
在上述那種水凈化系統(tǒng)中，原水的殺菌處理按各種方式進(jìn)行。最近的技術(shù)傾向是，廣泛利用空心纖維膜模件(市面上有出售)來消滅微生物體和細(xì)菌并抑制其繁殖。此外還利用原水電解裝置和/或另一種產(chǎn)生適量氯氣的裝置。
通常，象自來和地下水之類的原水含有各種污染物，即象次氯酸(HClO-)之類的余氯、霉?fàn)€臭味、三鹵甲烷、氯化有機(jī)化合物、顏料等等。在作為水處理系統(tǒng)的水凈化系統(tǒng)中，令原水通過吸附劑部分(一般為活性碳)，以便將上述污染物作為被吸附的物質(zhì)吸附清除掉。隨著時間的推移，被吸附的物質(zhì)使藻類、微生物和細(xì)菌在吸附劑部分生長繁殖，從而破壞吸附劑部分的性能。有鑒于此，被吸附的物質(zhì)、藻類、微生物和細(xì)菌必須定期加以脫附和清除，對吸附劑部分進(jìn)行再生。為此，水凈化系統(tǒng)始終以凈化狀態(tài)和再生狀態(tài)交替運行，前者對原水進(jìn)行凈化，后者對吸附劑部分進(jìn)行再生。
具體地說，再生狀態(tài)順次包括下列工序排水工序，脫附工序和沖洗工序。排水工序過程中，排除吸附劑部分中的原水。脫附工序過程中，往吸附劑部分加電壓，使被吸附的物質(zhì)從吸附劑部分脫附，并消滅吸附劑部分中的微生物和細(xì)菌。沖洗過程中，用原水沖洗吸附劑部分以排除被脫附的物質(zhì)并消滅微生物和細(xì)菌。再生狀態(tài)就是順次履行上述各工序完成的。
在上述一般的水凈化系統(tǒng)中，凈化和再生狀態(tài)的交替進(jìn)行是在預(yù)定的時間內(nèi)完成的。在再生狀態(tài)最后階段的沖洗工序中，原水交替地加入吸附劑部分中和從吸附劑部分中排除，對吸附劑部分進(jìn)行沖洗。通過這個工序，空氣可能會被吸附劑部分所吸收，作為殘留的空氣在沖洗工序結(jié)束時殘留下來。
沖洗工序完畢之后，再次令水凈化系統(tǒng)進(jìn)入凈化狀態(tài)。若殘留空氣如上述那樣出現(xiàn)在吸附劑部分則在凈化狀態(tài)下第一次進(jìn)行供水工序時會連同處理過的水作為飲用水供應(yīng)。系統(tǒng)是供家居使用時，這種情況不會帶來任何實質(zhì)性的問題。但若系統(tǒng)是裝設(shè)在銷售冷飲料和/或熱飲料的自動售貨機(jī)上，上述情況則會造成嚴(yán)重的問題。具體地說，當(dāng)作為供水工序的銷售操作第一次在系統(tǒng)在沖洗工序完成之后切換到凈化狀態(tài)之后進(jìn)行時，殘留的空氣在一定的時間內(nèi)連同飲料一起供應(yīng)到飲料杯中。在這類自動售貨機(jī)中，飲料的供應(yīng)量一般是通過監(jiān)控供料時間或供入杯中的飲料重量進(jìn)行控制的，這樣以不斷供應(yīng)預(yù)定量的飲料。若控制是按時間進(jìn)行的，則混入飲料中的殘留空氣使飲料的供應(yīng)量小于上述供應(yīng)殘留空氣的一定時間相應(yīng)的預(yù)定量。另一方面，若控制是按重量進(jìn)行的，則銷售操作需要的供料時間就會按上述一定的時間相應(yīng)地延長。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能避免空氣在凈化原水之前逸出的水凈化系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述那種能防止空氣在再生狀態(tài)結(jié)束之后的凈化狀態(tài)下連同處理過的水一起供應(yīng)的水凈化系統(tǒng)。
隨著說明的深入進(jìn)行，可以清楚了解本發(fā)明的其它目的。
按照本發(fā)明，本發(fā)明提供的水凈化系統(tǒng)包括一個吸附劑部分，由導(dǎo)電的活性碳組成；凈化裝置，用以使原水流過吸附劑部分，對原水進(jìn)行凈化；再生裝置，用以沖洗吸附劑部分，對吸附劑部分進(jìn)行再生；和驅(qū)動裝置，用以一次一個地分別驅(qū)動凈化裝置和再生裝置，其特征在于，它還包括空氣清除裝置，該裝置工作時與驅(qū)動裝置連接，用以在驅(qū)動再生裝置之后給吸附劑部分供應(yīng)原水以清除吸附劑部分中的空氣。
圖1是本發(fā)明第一實施例的水凈化系統(tǒng)的剖視圖；圖2是圖1所示水凈化系統(tǒng)控制部分的方框圖；圖3是說明圖1所示水凈化系統(tǒng)控制操作第一部分的流程圖；圖4是說明圖3中第一部分之后控制操作第二部分的流程圖；圖5是用來說明圖3和圖4所示控制操作的時間圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的水凈化系統(tǒng)的線路圖；圖7是說明本發(fā)明第三實施例水凈化系統(tǒng)控制操作的流程圖；圖8是說明圖7所示控制操作的時間圖；現(xiàn)在參看


本發(fā)明的一些最佳實施例；先參看圖1。本發(fā)明第一實施例的水凈化系統(tǒng)是供凈化原水用的，系統(tǒng)的筒形水槽10其上下兩端分別由上蓋11和下蓋12封閉著。水槽10、上蓋11和下蓋12分別由電絕緣材料(例如聚丙烯樹脂)制成。上蓋11配備有一個出口11a與一個龍頭(圖中未示出)連接，龍頭是按本技術(shù)領(lǐng)域周知的方式供供應(yīng)凈化過的水用的。下蓋12配備有入口12a用以將原水引入水槽10中。入口12a與帶供水閥13a、預(yù)過濾器13b和止回閥13c的供水管13連接。供水閥13a的作用是讓原水通過和不通過。止回閥13c防止水從水槽10回流。入口12a還與排水管14連接，排水管14的另一端與排水閥14a的一端連接。排水閥14a打開時，水槽10中的水通過排水管14排出。
另一方面，出口11a與帶空氣引入閥15a的空氣引入管15連通?？諝庖牍?5的另一端與排水管14的中間部分連通。排水閥14a配置在排水管14的端部部分與中間部分之間。
筒形吸附劑部分20配置在水槽10中。吸附劑部分20由導(dǎo)電的活性碳組成。吸附劑部分20的上端由上蓋11通過扁平形的第一電極21固定住，吸附劑部分20的下端由底座23通過扁平形的第二電極22固定住。底座23由絕緣材料(例如聚丙烯樹脂)制成。環(huán)形通道24在吸附劑部分20的外表面與水槽10的內(nèi)表面之間形成，與入口12a連通。在水槽10內(nèi)，原水經(jīng)入口12a通過通道24流入吸附劑部分20。導(dǎo)電盤簧25夾在吸附劑部分20的下端與下蓋12之間。盤簧25用來驅(qū)動吸附劑部分20移向上蓋11，從而使吸附劑部分20牢牢固定在水槽10中。吸附劑部分20配備有溫度傳感器26供檢測吸附劑部分20的溫度。
在上述結(jié)構(gòu)的吸附劑部分20中，出流管27沿垂直方向延伸。出流管27有許多流水孔27a供引導(dǎo)處理過的水通過吸附劑部分20流到出口11a。出流管27用作第三電極，由導(dǎo)電材料制成。
綜上所述，水凈化系統(tǒng)共有三個電極第一電極21、第二電極22和第三電極27。在凈化狀態(tài)下，直流電壓通過第二電極22和第三電極27加到吸附劑部分20上，起抑制各種微生物體和細(xì)菌繁殖的作用。在這種情況下，供水閥13a保持暢通，令原水流過吸附劑部分20，從而將原水凈休。在此情況下，供水閥13a、第二電極22和第三電極27組合在一起叫做凈水裝置。
另一方面，在再生狀態(tài)下的脫附工序過程中，通過第一電極21和第二電極22往吸附劑部分20上加交流電壓，以便使被吸附的物質(zhì)(包括三鹵甲烷和各種有機(jī)化合物在內(nèi))脫附，并消滅微生物體和細(xì)菌。
接下去參看圖2說明一下水凈化系統(tǒng)的控制部分。
水凈化的控制部分30采用微計算機(jī)，控制過程是自動地進(jìn)行的?？刂撇糠?0包括中央處理機(jī)(CPU)31和存儲著控制程序的存儲器32?？刂撇糠?0具有輸入/輸出端口34和35、排水閥14a和空氣引入閥15a，輸入/輸出端口34和35用以輸入計時電路33來的信號和將信號輸出給供水閥13a。有了這種結(jié)構(gòu)，控制部分30就可以根據(jù)計時電路33來的信號控制供水閥13a、排水閥14a和空氣引入閥15a。
在圖2所示控制部分的控制下，水處理系統(tǒng)在預(yù)定的時間內(nèi)在凈化狀態(tài)和再生狀態(tài)下交替工作著。
參看圖3至圖5。下面詳細(xì)說明再生狀態(tài)下的控制操作。
水凈化系統(tǒng)長時間在凈化狀態(tài)下工作給水龍頭提供經(jīng)處理的飲用水時，吸附劑部分20的性能下降了，必須進(jìn)行再生。具休地說，為了確定吸附劑部分20是否需要進(jìn)行這種再生處理可以用累計的或總的處理時間作為衡量吸附劑部分20性能下降的指標(biāo)。
先參看圖3連同圖5，在步驟S1判斷預(yù)定的處理時間是否已過。若預(yù)定的處理時間已過，即若吸附劑部分20必須再生，步驟S1就往前進(jìn)入步驟S2判斷供水閥13a是否關(guān)閉。若供水閥13a打開，則凈化處理和供水工序正在進(jìn)行。在此情況下，重復(fù)步驟S2直到供水閥13a關(guān)閉即凈化處理完畢為止。接著，再生狀態(tài)在控制部分30的控制下開始。履行步驟S1和S2時，控制部分30叫做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
再生狀態(tài)包括排水工序、上述脫附工序、沖洗工序和空氣消除工序，這些工序是順次在預(yù)定時間內(nèi)進(jìn)行的。
在步驟S3和S4，空氣引入閥15a和排水閥14a分別打開，使系統(tǒng)進(jìn)入排水工序。排水工序持續(xù)進(jìn)行，直到留存在水槽10中的原水通過排水管14完全排出為止，具體地說，直到預(yù)定的排水時間過去為止。預(yù)定的排水時間是根據(jù)水槽10所能儲存的最大量原水的自然下落能力確定的。在步驟S4之后的步驟S5，計時電路33開始作用。在步驟S5之后的步驟S6，判斷預(yù)定的排水時間是已過。若預(yù)定的排水時間已過，則排水工序結(jié)束。
接著，開始脫附工序。在步驟S7，預(yù)定的交流電壓通過第一電極21和第二電極22加到吸附劑部分20上。在加上預(yù)定交流電壓的情況下，吸附劑部分20起電阻的作用，產(chǎn)生焦耳熱使溫度上升。溫度的這個上升使凈化狀態(tài)期間吸附到吸附劑部分20的被吸附物質(zhì)作為被脫附物質(zhì)從吸附劑部分20脫附下來。與此同時，生長在吸附劑部分20中的微生物和細(xì)菌都被消滅成滅亡的微生物。
脫附工序基本上一直持續(xù)到預(yù)定的脫附時間結(jié)束為止。在步驟S7之后的步驟S8，計時電路33開始作用。在步驟S9，判斷預(yù)定的脫附時間是否已過。若預(yù)定的脫附時間已過，步驟S9就往前進(jìn)入步驟S10，停止往吸附劑部分20上加交流電壓。
除監(jiān)控預(yù)定的脫附時間外，還由溫度傳感器26檢測吸附劑部分20的溫度。吸附劑部分20的溫度可能會在預(yù)定的脫附時間結(jié)束之前達(dá)到預(yù)定的上限溫度。若傳感器26檢測出溫度達(dá)到預(yù)定的上限，則即刻停止往第一和第二電極21和22上施加交流電壓。這之后，若溫度傳感器26檢測出吸附劑部分20的溫度達(dá)到預(yù)定的下限溫度，則再開始往第一和第二電極21和22上加交流電壓。
翻看圖4并繼續(xù)參看圖5。上述脫附工序之后接下去是沖洗工序。在步驟S11和S12，排水閥14a關(guān)閉，供水閥13a打開，空氣引入閥15a則保持打開。于是，原水經(jīng)供水管13流入水槽10，通過通道24流入吸附劑部分20，再從吸附劑部分20流入出流管27。通過原水的上述流動，在脫附工序中被消滅了的微生物體和細(xì)菌都從吸附劑部分20脫除，連同在脫附工序中脫附掉的被脫附物質(zhì)一起混入原水中。原水在預(yù)定的沖洗水供應(yīng)期間不斷地供應(yīng)直到水槽10灌滿原水為止。在步驟S13，計時電路33開始作用。在步驟S14，判斷預(yù)定的沖洗水供應(yīng)時間是否已過。預(yù)定的沖洗水供應(yīng)時間已過時，步驟S14往前進(jìn)入步驟S15以關(guān)閉供水閥13a。步驟S15之后是步驟S16，步驟S16是使排水閥14a在水槽10完全灌滿之后排空所需要的預(yù)定排水時間內(nèi)打開。在預(yù)定的排水時間期間，含有被脫附的物質(zhì)和被消滅了的微生物和細(xì)菌的原水通過排水管14排出。在步驟S17，計時電路33開始作用。在步驟S18，判斷預(yù)定的排水時間是否已過。若預(yù)定的排水時間已過，步驟S18就往前進(jìn)入步驟S19以關(guān)閉排水閥14a。重復(fù)上述S11至S19各步驟預(yù)定的次數(shù)(N)。若在步驟S20判斷上述各步驟重復(fù)了預(yù)定的次數(shù)(N)，則沖洗工序結(jié)束。這樣就把被脫附的物質(zhì)、被消滅的微生物和被消滅的細(xì)菌統(tǒng)統(tǒng)從吸附劑部分20清除掉。這樣就再生了吸附劑部分20。在此情況下，控制部分30叫做再生裝置。
沖洗工序之后就進(jìn)入空氣清除工序。在步驟S21，供水閥13a打開，排水閥14a和空氣引入閥15a分別保持關(guān)閉和打開。于是，原水按沖洗工序同樣的方式在預(yù)定的消除空氣的供水時間內(nèi)通過供水管13引入水槽10中。但預(yù)定的消除空氣的供水時間比預(yù)定的沖洗水供應(yīng)時間略長一些。因此，原水的供應(yīng)量達(dá)到灌滿水槽10并溢出水槽10通過空氣引入管15到達(dá)空氣引入閥15a的程度。在步驟S22，計時電路33開始作用。若在步驟S23判斷預(yù)定的消除空氣的供水時間已過，則步驟S23往前進(jìn)入步驟S24以關(guān)閉供水閥13a。在步驟S24之后的步驟S25，計時電路33開始計出預(yù)定的延遲時間。若在步驟S26判斷出預(yù)定的延遲時間已過，則在步驟S27關(guān)閉空氣引入閥15a。
供水閥13a和空氣引入閥15a按上述形式工作時，原水將水槽10中以小氣泡形式殘留的空氣往上推，從而將它從水槽10通過空氣引入管15排出。供水閥13a和空氣引入閥15a可能會同時關(guān)閉，這是完全可能的。在此情況下，供水閥13a和控制部分30組合在一起叫做空氣消除裝置。
通過順次履行排水工序、脫附工序、沖洗工序和空氣消除工序，就完成了吸附劑部分的再生狀態(tài)，接下去是根據(jù)控制部分30的操作的凈化狀態(tài)。
按照第一實施例，再生狀態(tài)不僅用來通過清除被吸附的物質(zhì)和微生物以再生吸附劑部分20，而且用來在再生狀態(tài)最后階段的空氣消除工序?qū)埩舻目諝鈴乃?0中完全排除。這樣就可以防止在凈化狀態(tài)下將殘留的空氣連同處理過的水作為飲用水供應(yīng)出去。
此外，沖洗工序之后接下去是空氣消除工序，即排出吸收劑部分中的空氣。這樣就可以防止在空氣消除工序之后的凈化工作狀態(tài)下將空氣連同處理過的水作為飲用水供應(yīng)出去。在沖洗工序中，按預(yù)定的次數(shù)反復(fù)供原水和排原水，這樣就可以避免被脫附的物質(zhì)、被消滅的微生物和細(xì)菌一旦被解除后再次吸附和粘附到吸附劑部分20上。
參看圖6，現(xiàn)在說明本發(fā)明第二實施例的水凈化系統(tǒng)。圖中類似的部分都用同樣的編號表示，這里不再贅述。
水凈化系統(tǒng)還包括支管15b，與處在空氣引入閥15a與空氣引入管15另一端之間的空氣引入管15連通。支管15b從空氣引入管15向上延伸，上面配備有止回閥16。有了這種結(jié)構(gòu)，若水停留在空氣引入管15另一端附近則可以在沖水工序下將空氣引入水槽10中。止回閥16的作用是防止原水在沖洗工序和空氣消除工序中通過支管15b的上端溢出。
參看圖7和圖8。本發(fā)明第三實施例的水凈化系統(tǒng)與第一實施例的類似，只是沖洗工序和空氣消除工序合并為一個工序，即沖洗/空氣消除工序。因此，本實施例中的步驟S1′和S2′、步驟S3′至S6′以及步驟S7′至S10′完全相當(dāng)于第一實施例中的工序S1和S2(從凈化狀態(tài)切換到再生狀態(tài))、步驟S3至S6(再生狀態(tài)下的排水工序)、步驟S7至S10(排水工序之后的脫附工序)，因而這里不再贅述。
在沖洗/空氣消除工序中，排水閥14a在步驟S11′關(guān)閉著，供水閥13a在步驟S12′打開，空氣引入閥15a則保持打開。這樣，通過供水管13流入水槽10的原水通過通道24引入吸附劑部分20中，從吸附劑部分20流入出流管27。原水如上述那樣流動，被消滅的微生物和脫附工序中被消滅了的細(xì)菌就可以從吸附劑部分20解除掉，與在原水中與脫附工序中被脫附的物質(zhì)混合在一起。原水的供應(yīng)歷時預(yù)定的沖洗/空氣消除供水時間，直到水槽10完全沖洗過為止。原水連同掃除掉的殘留空氣一起從水槽10溢出，并流過空氣引入閥15a。原水連同殘留的空氣通過空氣引入管15排入排水管14中。這樣，在沖洗吸附劑部分20的同時將殘留空氣從水槽10中消除掉。其它結(jié)構(gòu)和工序與第一實施例的一樣。這里應(yīng)該指出的是，圖7中的步驟S13′至S18′實質(zhì)上相當(dāng)于圖4中的步驟S22至S27。
雖然上面結(jié)合本發(fā)明的一些最佳實施例說明了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域的行家們是完全可以按其它各種方式施本發(fā)明的。
權(quán)利要求
1.一種水凈化系統(tǒng)，包括吸附劑部分，由導(dǎo)電的活性碳組成；凈化裝置，用以將原水通入所述吸附劑部分以凈化所述原水；再生裝置，用以通過沖洗所述吸附劑部分以再生所述吸附劑部分；和驅(qū)動裝置，用以每次一個地驅(qū)動所述凈化裝置和所述再生裝置，其特征在于，它還包括一個空氣消除裝置，該空氣消除裝置工作時接所述驅(qū)動裝置給所述吸附劑部分在驅(qū)動所述再生裝置之后提供原水，以便將空氣從所述吸附劑部分消除掉。
2.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述再生裝置包括排水裝置，用以排出所述吸附劑部分中的水；電壓供應(yīng)裝置，用以給所述吸附劑部分供應(yīng)電壓；沖洗裝置，用以沖洗所述吸附劑部分；和驅(qū)動裝置，用以順次驅(qū)動所述排水裝置、所述電壓供應(yīng)裝置和所述沖洗裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述沖洗裝置通過反復(fù)給所述吸附劑部分提供原水，以及從所述吸附劑部分排掉原水來沖洗所述吸附劑部分。
4.如權(quán)利要求2所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述沖洗裝置通過提供原水將所述吸附劑部分灌滿原水再使原水從吸附劑部分溢流來沖洗所述吸附劑部分。
5.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置在預(yù)定的時間內(nèi)交替驅(qū)動所述凈化裝置和所述再生裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一個空氣引入管，與所述吸附劑部分連通，用以往所述吸附劑部分中引入空氣；一個空氣引入閥，配置在所述空氣引入管上；閥控制裝置，與所述空氣引入閥和所述供水裝置連接，用以控制所述空氣引入閥使其在所述供水裝置供水完畢起的預(yù)定延遲時間后關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求6所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一個支管與所述空氣引入管連接并通到大氣中。
8.如權(quán)利要求7所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一個止回閥，配置在所述支管上以防止原水流出。
9.如權(quán)利要求6所述的水凈化系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一個排水管，與所述吸附劑部分連接，供將水從所述吸附劑部分排出，所述空氣引入管連接到所述排水管上。
全文摘要
一種水凈化系統(tǒng),其凈化原水的方法是令原水通過由導(dǎo)電活性炭組成的吸附劑部分(20),吸附劑部分在經(jīng)過再生處理之后再供以原水。再生處理是通過沖洗吸附劑部分進(jìn)行的。在此情況下,空氣是在吸附劑部分沖洗之后殘留在吸附劑部分中的。殘留的空氣在水凈化系統(tǒng)恢復(fù)到可以凈化原水的凈化狀態(tài)之前被原水消除掉。
文檔編號C02F1/28GK1172771SQ9711450
公開日1998年2月11日 申請日期1997年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月4日
發(fā)明者渡邊一重, 佐藤元春, 須賀隆明 申請人:三電有限公司