專利名稱：用于水蒸餾的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸餾設(shè)備，尤其涉及一種新穎的經(jīng)改進(jìn)的水脫氣和蒸餾設(shè)備，其有在冷凝之前把蒸氣相的污染物去除和/或中和的經(jīng)改進(jìn)的裝置。
背景技術(shù)：
公知的水蒸餾設(shè)備一般包括一封閉的沸騰器、連續(xù)地向該沸騰器供水的裝置、去除沸騰器中生成的蒸氣和其它氣化物的裝置以及把它們冷凝的裝置。當(dāng)把沸騰器中的水加熱產(chǎn)生蒸氣時，把沸騰器中的任何空氣強(qiáng)制排出。此外，水中的易揮發(fā)化學(xué)組分會沸騰掉，并與其中產(chǎn)生的蒸氣結(jié)合。由于沸騰器中沒有空氣，揮發(fā)性雜質(zhì)不能被氧化。蒸氣和揮發(fā)的化學(xué)組分會在冷凝器中冷凝，從而，最后的蒸餾物內(nèi)含有(揮發(fā)性)化學(xué)制品。在生水有令人不可接受的氣味時，比如硫化物等產(chǎn)生的氣味時，大部分現(xiàn)有蒸餾設(shè)備趨向于把該氣味集中在蒸餾物中，使經(jīng)蒸餾的水更比生水味道差。本發(fā)明人早已注意到該問題，其幾個專利也用于改進(jìn)水蒸餾和脫氣系統(tǒng)。
本發(fā)明的水蒸餾設(shè)備涉及在美國在先專利4,420,374、4,612,090和5,203,970中所述的設(shè)備，這些專利反過來又構(gòu)成對在本申請人較早美國專利4,339,307中公開的設(shè)備的改進(jìn)。簡言之，在上述參考的美國專利4,420,374、4,612,090和5,203,970中所述的水蒸餾設(shè)備包括一非常小的、其內(nèi)含有一即時加熱裝置的沸騰器和一比沸騰器大許多的沸騰器貯池。冷凝線圈浸沒在貯池中，于是貯池中的水起冷卻冷凝器的作用。貯池和沸騰器之間的開口連接為沸騰器自動供水。
貯池中的水循環(huán)往復(fù)于沸騰器，于是，沸騰器的熱直接傳至貯池中的水，并與從冷凝器傳至貯池中的水的熱一起把貯池中的水加熱至?xí)行У貙①A池中的水進(jìn)行脫氣以及將貯池中的水里的易揮發(fā)物沸騰掉的溫度。
根據(jù)這些上述參考專利和本發(fā)明的水脫氣與蒸餾設(shè)備，具體而言，包括一相對大的適合于容納待蒸餾水的貯池容器和一安裝在貯池上在其一側(cè)的小的沸騰器。流體管路連接沸騰器和貯池，使得沸騰器中液體高度被控制在貯池中的液體高度。把在沸騰器水面之上的蒸發(fā)出口連接至被放置在貯池容器內(nèi)的冷凝器線圈上，冷凝器線圈的冷凝出口延伸穿過貯池容器的壁。冷凝線圈放置的位置使得，貯池中的液體覆蓋冷凝線圈的大部分或全部。在該裝置和沸騰器中的加熱器被加以能量時，沸騰器中的水幾乎會同時熱至沸騰，在沸騰器內(nèi)產(chǎn)生的蒸氣被排至冷凝器。沸騰器向冷凝器的出口用以去除沸騰器中的蒸氣，無論何時只要沸騰器內(nèi)產(chǎn)生的蒸氣超出了沸騰器出口的容積，蒸氣壓力都會迫使沸騰器中的水穿過流體管路返回貯池。然后，在蒸氣壓力(通過水流至貯池和蒸氣流至冷凝器)減緩時，水再從貯池流至沸騰器。在蒸餾設(shè)備運行時，正如上所述，水會始終繼續(xù)脈動和循環(huán)。
因為定期脈動地把熱的沸騰器水經(jīng)過流體管路返回貯池，還因為連續(xù)地把冷凝器的熱量加至貯池內(nèi)的水中，于是供給貯池的水的溫度升高?？偠灾A池的水變熱。最理想的情況是含在供給沸騰器的水中的所有不需要的揮發(fā)性材料，在水進(jìn)入沸騰器和其蒸餾之前，被蒸發(fā)。
開始注到貯池(在其頂部)的冷水一般會沉至貯池的底部，而定期地從沸騰器循環(huán)回貯池容器(接近底部)的熱水趨向于上升。于是，貯池容器罐內(nèi)的水會進(jìn)行恒定運動并混合，從而，貯池的所有水都理想地被維持在大約相同的升高的溫度下，得以在水進(jìn)入沸騰器之前把貯池水的不需要的揮發(fā)性成分離析出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，把一臭氧發(fā)生器放置在蒸餾或脫氣設(shè)備的沸騰器內(nèi)。在把水強(qiáng)制回到貯池時，在沸騰器內(nèi)產(chǎn)生真空，通過冷凝器吸入空氣。然后，用臭氧發(fā)生器把空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧——一種強(qiáng)氧化劑。在沸騰器中形成的蒸氣必須在進(jìn)入冷凝器之前穿過臭氧，因此，可以損壞蒸氣中的任何污染物。
發(fā)明討論臭氧是氧的熱不穩(wěn)定同素異形體。是一種強(qiáng)氧化劑，在需要強(qiáng)氧化劑的漂白和化學(xué)制造工藝中有日益增加的用途。在實驗室，臭氧是通過把電火花穿過氧氣流來產(chǎn)生的。但是，也可以把氧暴露在紫外線光來制備臭氧。因為臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，它在水凈化應(yīng)用中受到較多的關(guān)注。
本發(fā)明的脫氣和蒸餾設(shè)備的獨特設(shè)計導(dǎo)致熱的沸騰器水定期返回貯池。水流至貯池的流動在沸騰器中產(chǎn)生了真空?？諝馔ㄟ^冷凝器被吸入到沸騰器中來填補(bǔ)真空。把臭氧發(fā)生器放置入沸騰器，可以把空氣中的氧氣氧化為臭氧。在蒸氣壓力減緩時，水再從貯池流至沸騰器?，F(xiàn)在，沸騰器中產(chǎn)生的蒸氣在進(jìn)入冷凝器之前必須先流過臭氧。臭氧損壞和/或中和水中的任何雜質(zhì)，這就產(chǎn)生了非常純凈的水。此外，水中的氧含量增加，改善了水的味道。
本發(fā)明的設(shè)備在本發(fā)明的設(shè)備中，臭氧發(fā)生器放在沸騰器內(nèi)。臭氧發(fā)生器最好被放置在水線之上，在此，其與在沸騰器中的水定期脈動時穿過冷凝器引入的空氣作用。典型地，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生電火花來形成臭氧。但是，用電火花來產(chǎn)生臭氧不是必需的。任何用空氣產(chǎn)生臭氧的方法都足以適合于本發(fā)明的操作。
可選地，包括在本發(fā)明的蒸餾設(shè)備中的可以是一在美國專利5,203,970中所述的攪拌器。該攪拌器最好能做成風(fēng)扇組件的一部分，比如形成在相關(guān)美國專利4,420,374和4,612,890中所述的蒸餾設(shè)備的部分的風(fēng)扇組件。方便地，可把攪拌器桿制成為風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的延伸部。有利地，風(fēng)扇把從貯池水中冒出的蒸氣和氣體去除。
可選地，包括在本發(fā)明的蒸餾設(shè)備中的可以是一偏轉(zhuǎn)器，其被插在連接貯池和沸騰器的管路中和/或在冷凝器線圈管中。該偏轉(zhuǎn)器在穿過貯池和沸騰器之間的水中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和渦流，并且/或者在冷凝器線圈的管狀壁的鄰近引起流體渦流。
可選地，包括在蒸餾設(shè)備中的可以是一在冷凝器輸送端的大尺寸的過濾器理想地可以是一炭過濾器。
可從下面形成部分本申請的說明和附圖，明顯地看出本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的蒸餾設(shè)備的實施例的局部視圖；圖2是沿圖1的2-2線所取的剖視圖；圖3是沿圖1的3-3線所取的剖視圖，并示出容器所攜帶的空氣循環(huán)裝置；圖4是沿圖2的4-4線所取的沸騰器罐的局部剖視圖；圖5是含有偏轉(zhuǎn)器的冷凝器管的示意圖；以及圖6是含有偏轉(zhuǎn)器的流體管路的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照附圖，尤其是圖1和2，其中所示的根據(jù)本發(fā)明的蒸餾設(shè)備包括一柱形罐貯池容器10，它有一對固定在容器側(cè)面的把手11。其內(nèi)具有同時加熱元件13和14的沸騰器12用流體連接器15和16附接到罐體10的側(cè)面。流體連接器15包括一有肩部18的彎頭17和一延伸穿過沸騰器12的壁部19和容器10的壁部中的配合孔的螺紋接頭部。螺母20與連接器15的接頭部接合，與彈性墊圈21一起為罐體10和沸騰器12提供防水密封。用螺母23把水入口管路22固定地連接到連接器15上，使得貯池容器10的內(nèi)的水會自動進(jìn)入沸騰器12，直至沸騰器12內(nèi)的水位和貯池容器10內(nèi)的貯池水位相一致。還會注意到，把水位維持在合適的水平，使加熱元件13和14全部或至少是大體浸入沸騰器12的水中。
蒸氣出口連接器16是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括一出口管24、一延伸穿過貯池容器10和沸騰器12的壁部并被用螺母25固定于其上的螺紋接頭部24′。密封墊圈26被放置在容器和沸騰器之間以提供防水連接。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所示的冷凝器27是金屬線圈形式，比如不銹鋼、銅等。有密封地與容器10內(nèi)的連接器16連接的入口端部28。冷凝器27的出口29有接頭部30，延伸穿過容器10的壁部，提供冷凝物出口31?？蛇x地，但是最理想地在冷凝物出口31設(shè)置一大尺寸的過濾器115。如圖1所示，線圈式冷凝器管在貯池容器10的中心產(chǎn)生一柱形區(qū)100。貯池容器10還包括一溢流器32，被連接在密封劑容器10的壁部的連接部33上，以及一把容器中的水泄放(以便清潔和維護(hù))的泄流塞34。水入口閥35位于貯池容器10的上部，有一入口36、一出口37和一調(diào)節(jié)供水以把適量的水供給貯池容器10的手輪38。
圖4清晰地示出沸騰器12，在所示的優(yōu)選實施例中，包括兩殼體元件39和40。放置在殼體元件39和40之間的壁部41包括一在沸騰器12的周邊用夾子43可釋放地夾在殼體元件39、40的外邊緣之間的周邊密封件42。這種結(jié)構(gòu)完全把用殼體元件39和壁部41形成的沸騰器得到密封。為了清潔，可以把整個沸騰器拆開。在所示的實施例中的加熱元件13和14由壁部41攜帶，并用連接兩加熱器的端點的引線44串連連接。電源線45的一引線46與加熱器14的另一端相連，而第二引線47穿過溫度調(diào)節(jié)裝置48連接到加熱器13的另一端。溫度調(diào)節(jié)裝置安裝在靠近加熱器13的支架49上。在加熱器13超過正常運行溫度時，溫度調(diào)節(jié)裝置會運行把電路切斷將兩加熱器13、14的動力去掉。但是，顯然，加熱器13和14可被設(shè)置成并聯(lián)操作，平行操作或交替操作，可以在沸騰器中采用一個電加熱器，但是前提是它能輸送蒸餾設(shè)備運行所必需的熱量。
臭氧發(fā)生器120包括在沸騰器中。最好是把臭氧發(fā)生器穿過殼體元件39中的端口插入沸騰器中。如圖1所示，變壓器121給臭氧發(fā)生器120供電。但是，也不是必須有一單獨的電源給臭氧發(fā)生器供電。臭氧發(fā)生器可用操作加熱器13和14的同樣的電源供電。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所示的強(qiáng)制空氣循環(huán)裝置輔助把從貯池容器10內(nèi)的貯池水排出的蒸氣和不需要的蒸發(fā)物去除。圖3所示的空氣循環(huán)裝置包括一通常用數(shù)字50表示的、在貯池容器10上方的倒盤型蓋罩，其包括一打孔平坦上壁51、一向上延伸周邊壁52和一向下彎曲的周邊壁53。壁部53的下周邊邊緣帶有三個或多個對角放置的滾珠54，每個都有被軸56旋轉(zhuǎn)地攜帶的間隔盤55。盤體55與貯池容器10的滾珠式邊緣10′接合，因此，在蓋罩50和貯池容器10的上沿之間提供一環(huán)形通氣口。
空氣循環(huán)裝置的平坦帶孔壁51支撐通常用數(shù)字57表示的電動馬達(dá)，該馬達(dá)驅(qū)動延伸穿過帶孔壁51的軸58。風(fēng)扇59安裝在軸58上。由以傳統(tǒng)方式與馬達(dá)連接的電纜60把電源供給馬達(dá)。如果需要，可以設(shè)置開關(guān)裝置來操作風(fēng)扇。風(fēng)扇馬達(dá)57由通氣穹型殼體61覆蓋，該殼體61被固定地安裝到罩蓋50上，并可用任何合適的裝置連接到其上。在本發(fā)明的所示實施例中，穹型殼體61摩擦地與蓋罩50的周邊壁52接合。
在風(fēng)扇的一個操作模式中，經(jīng)穹型殼體61的開口62把空氣引入空氣循環(huán)裝置組件，然后將其經(jīng)帶孔壁51引至其被向下引向貯池容器10的貯池水的上方，再經(jīng)貯池容器10和其蓋罩50之間的環(huán)形開口排出。在風(fēng)扇的相反模式中，風(fēng)扇59經(jīng)貯池容器10和其蓋罩50之間的環(huán)形開口引入空氣，再經(jīng)帶孔壁51向上運動，再經(jīng)馬達(dá)殼體61中的通氣孔62排出。
如圖3所示，攪拌器桿101在風(fēng)扇59的輪轂處從與馬達(dá)軸58連接點延伸，最好但不必是在冷凝器線圈27內(nèi)與柱形貯池區(qū)100同軸，終止于浸在貯池水中的攪拌器葉片102處。攪拌器葉片102浸入深度不重要，但是，最好它們不比線圈冷凝器27的底部深。在所示的模式中，攪拌器桿被定位成適當(dāng)?shù)仉x開中心，以避免與冷凝器線圈27的出口彎頭29相干擾，如圖1和2。
在本發(fā)明的蒸餾設(shè)備的操作中，貯池容器10和沸騰器12首先被注水至至少基本覆蓋加熱元件13、14，如圖2所觀察到的。還會觀察到，在向貯池容器10注水時，水會自動地經(jīng)管路22流入沸騰器，從而最后貯池容器10中的水位會與沸騰器12中的水位一樣高。然后，在給加熱元件13、14供給能量時，它們會起把沸騰器12中的水沸騰的作用。臭氧發(fā)生器120把水上面的空氣中的氧轉(zhuǎn)化成臭氧。加熱元件13、14上產(chǎn)生的蒸氣穿過臭氧向上升起，進(jìn)入入口24。然后，蒸氣穿過冷凝器線圈27被在其內(nèi)冷凝。然后，經(jīng)冷凝的蒸氣穿過過濾器115作為冷凝物(液體)產(chǎn)品從冷凝物出口31排出。在首先操作蒸餾設(shè)備時，一般最理想的是丟棄蒸餾物產(chǎn)品，直至貯池容器10內(nèi)的水獲得正常的操作溫度(最好為180°F-190°F，其是快速獲得的)。把加熱器13、14設(shè)計成在沸騰器內(nèi)以比冷凝器線圈27能容納所產(chǎn)生的蒸氣的速度快的速率加熱水。因此，在沸騰器12內(nèi)產(chǎn)生蒸氣壓，蒸氣壓力會迫使沸騰器的液體經(jīng)管路22返回貯池容器10，從而，減緩蒸氣壓力。水從沸騰器至管路22的流動在沸騰器內(nèi)產(chǎn)生真空。真空使空氣經(jīng)過濾器115被引入冷凝器出口31，穿過冷凝器，在經(jīng)由出口24被排至沸騰器，從而，把新鮮的氧氣供給臭氧發(fā)生器120。一旦沸騰器內(nèi)的蒸氣壓力減緩，水就會再流過管路22返回沸騰器，結(jié)果是，水反復(fù)流過管路22和空氣反復(fù)流過冷凝器27。這種脈動動作，通過帶來比由冷凝器線圈27的作用傳給貯池水的熱高得多的熱，使容器10內(nèi)的貯池水溫度快速升高。還使沸騰器內(nèi)的臭氧恒定更新。但是，貯池水的溫度總是低于(沸騰器12中的水的)沸騰溫度，使得蒸餾物會在冷凝器27內(nèi)被冷凝。最好貯池水被保持在180°F-190°F的范圍內(nèi)。這個溫度水平會把不合需要的組分沸騰出貯池水(在其實際蒸餾之前)，還起合適地操作冷凝器27的作用。為了維持設(shè)備的正常操作，最后，把在入口37處進(jìn)入的供水的相當(dāng)部分通過管子32和出口35溢流排出。
如已指出的，圖5示出有利于維護(hù)冷凝器線圈管上的獨特的溫度的機(jī)械件。所示的為冷凝器線圈管的放大的局部剖面圖。管子內(nèi)為偏轉(zhuǎn)器77，用于產(chǎn)生使蒸氣和冷凝物至管壁的螺旋流動。并且，流動變得更加急劇，因此有助于通過管壁的熱交換。一個類偏轉(zhuǎn)器79可以被設(shè)置在連接貯池容器10和沸騰器12的管道內(nèi)(見圖6)。當(dāng)然，偏轉(zhuǎn)器77的目的是使水產(chǎn)生紊流，從而避免在貯池容器10或沸騰器12內(nèi)產(chǎn)生溫度層。
現(xiàn)已在本發(fā)明的實踐中發(fā)現(xiàn)的另一個有利的可選部件是，冷凝器出口31上的過濾器，最好是大尺寸過濾器。在此所示的實施例中，大尺寸過濾器115是一個碳過濾器。
過濾器115吸收冷凝物攜帶的任何有機(jī)材料。可以說它精加工了該冷凝物。并且也實現(xiàn)了為冷凝物的優(yōu)良的充氣。
如已指出的，本發(fā)明的蒸餾設(shè)備在脈動方式下運行，使水流過連接管路22在沸騰器12和貯池12之間來回流動。同樣的脈動影響冷凝器27。在產(chǎn)生蒸氣的脈動中，(蒸氣)脈動壓力由沸騰器12沿向前的方向穿過冷凝器管，將冷凝物排出過濾器115。然后，在反向抽吸脈動時，把空氣吸入過濾器115，穿過冷凝器，進(jìn)入沸騰器。于是，過濾器115盡可能地起將吸入冷凝器管的空氣的過濾器作用，如同其過濾離開冷凝器管的蒸餾物一樣。
顯然，脈動在它們的效果上是不等同的。在沸騰器12中產(chǎn)生蒸氣，然后在冷凝器線圈27中冷凝。在出口31通過過濾器115排出蒸餾物。最后實現(xiàn)已經(jīng)蒸餾的水穿過過濾器115的凈外向流動。同時，實現(xiàn)少量的空氣凈流入過濾器115和冷凝器27的凈內(nèi)向流動。例如在190°F-195°F的蒸餾物足夠熱以加熱過濾器115，并防止了過濾器的微生物污染。這意味著，在抽吸脈動時，把進(jìn)入大尺寸過濾器115的空氣保持于其內(nèi)，在進(jìn)入冷凝器27并且/或者被吸收入蒸餾物內(nèi)之前，被熱過濾器滅菌，提供大尺寸過濾器115的原因就是增加流入空氣在其內(nèi)的駐留時間?？偟膩碚f，結(jié)果是，在過濾器115中加熱和滅菌的空氣局部地給經(jīng)蒸餾的水充氣，改進(jìn)其飲用性。
盡管在此僅僅描述和示出了本發(fā)明的某些實施例，也應(yīng)理解，可對其作各種改變、改動和變化而不超出其精神和真正的范圍。
權(quán)利要求
1.一種將水蒸餾的裝置，其包括一水貯池；一比所述貯池小并與其相連的沸騰器；一在所述沸騰器內(nèi)的臭氧發(fā)生器；以及在所述沸騰器和貯池之間的連接管，使其尺寸成為可把足夠的空氣吸入臭氧發(fā)生器以產(chǎn)生足夠的臭氧來純化沸騰器內(nèi)的水。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一在所述貯池內(nèi)的機(jī)械攪拌器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括在所述冷凝器出口的過濾器。
4.一種將水蒸餾的裝置，其包括一冷凝器；一沸騰器，其具有沸騰器容積，該沸騰器適合于將沸騰器容積中有的水沸騰；臭氧發(fā)生器，在沸騰器容積內(nèi)有氧氣時，該臭氧發(fā)生器適合于將沸騰器容積內(nèi)的至少部分氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧；其中該裝置適合于用沸騰器產(chǎn)生的蒸汽將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧混合；該沸騰器容積與冷凝器流體連通，使得與臭氧混合的蒸汽可以流過所述冷凝器形成冷凝物；其中當(dāng)氧氣被轉(zhuǎn)化成臭氧和水被沸騰時，該裝置適合于補(bǔ)充沸騰器中的氧氣，還適合于補(bǔ)充沸騰器中的水。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述冷凝器包括一個比所述沸騰器容積大的冷凝器容積，其中該裝置適合于使沸騰器容積內(nèi)的水流入貯池，再使貯池容積內(nèi)的水流入沸騰器容積。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述冷凝器包括一個冷凝器容積，足以容納水且將該被容納的水維持在華氏180度-190度的范圍內(nèi)，其中流體管道穿過冷凝器容積足夠的距離形成冷凝物。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述冷凝器包括一個與沸騰器容積流體連通的冷凝器容積，其中所述裝置適合于在冷凝器容積和沸騰器容積之間轉(zhuǎn)送水以維持沸騰器內(nèi)的壓力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將水蒸餾的裝置，其包括一水貯池；一比所述容器小并與其相連的沸騰器；一在所述沸騰器內(nèi)的臭氧發(fā)生器；以及在所述沸騰器和貯池之間的連接管，使其尺寸成為可把足夠的空氣吸入臭氧發(fā)生器以產(chǎn)生足夠的臭氧來純化沸騰器內(nèi)的水。
文檔編號C02F1/20GK1834024SQ20051000353
公開日2006年9月20日 申請日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者小約翰C·埃利斯 申請人:約翰C·埃利斯有限責(zé)任公司