用于處理液體的設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于處理液體的設備，該設備是即時型處理設備。更具體地，本發 明涉及一種即時型液體處理設備，該設備包括具有入口和出口的殼體，該入口和出口通過 用于供液體介質通過所述設備的通路相連接。根據本發明的設備包括由電極形成的至少一 組導電面，所述電極中的外電極形成供另一內電極接納于其中的通道。
[0002] 為了在所述面之間提供電場，電極可連接到AC電源并且所述面在所述通路中相 對于彼此直接暴露，以使得液體介質能借助于其自身在所述面之間的電阻而被處理。該設 備還包括有利于所述面相對于彼此移動的控制裝置。
【背景技術】
[0003] 通常，即時型設備用于通過當在兩個電極之間施加電勢時電流從浸在液體（諸如 水）中的兩個電極之間通過，由此利用作為電阻元件的液體的導電率來處理液體。
[0004] 由于液體的導電率（傳導率；conductivity)可能取決于液體所處的位置或液體 本身，所以設備的效率可能不同并且會難以控制。在一些位置處或對于一些液體而言，傳統 的即時型設備甚至可能由于液體在該特定位置處的導電率而無法工作。
[0005] 因此，傳統的即時型設備可最佳地用于已知液體的導電率或可調節導電率的封閉 回路中。因而，該傳統類型無法與通常具有變化的導電率的液源如自來水相結合地使用。
[0006] -般而言，通過控制電極的電荷來控制傳統型設備。這種控制設備的方式復雜、成 本高，并且常常不是很精確，因此，通常不可能獲得具體所需的液體介質的處理效果，例如 達到特定溫度等。
【發明內容】
[0007] 本發明的實施例的一個目的是提供一種改進的用于處理液體的設備、一種改進的 處理液體的方法和一種通過所述設備和/或根據所述方法處理的液體介質。此外，一個目 的是提供直接式液體加熱器的許多新應用領域。
[0008] 根據第一方面，本發明提供了一種即時型液體處理設備，其中外電極和內電極中 的至少一者包括可通過控制裝置相對于彼此軸向地移動的至少兩個單獨的元件，所述控制 裝置由此有利于（導電）面的相對移動。
[0009] 由于使一個元件相對于另一個元件移動的能力，能以非常精確和簡單的方式改變 對轉移到液體介質中的能量的調節。因此，可基于期望的處理效果來控制所述設備，例如控 制成獲得液體介質的特定溫度或獲得其它特定處理效果。這開創了一種通過從介質通過的 電流來處理液體介質的新途徑，特別是開拓了該技術的多個新應用領域。
[0010] 可完全基于要求專利權的電極的至少一個元件相對于電極的其它元件的可移動 性來控制所述設備。在一個實施例中，所述設備因此可將元件相對于彼此的可移動性作為 唯一可能的控制手段。在本實施例中，給所述設備供給可獲得的AC電力并且通過各元件相 對于彼此的移動經由控制裝置來控制期望效果。
[0011] 所述設備包括控制裝置，該控制裝置有利于元件的相對移動，因而使得能夠改變 至少一組協作的分開的導電面之間的電勢、控制流量和最大用電量，由此液體的處理可適 于特定環境且因而液體的類型，例如液體的品質。
[0012] 因而，所述面的相對移動可以用于抵消由于例如液體的導電率變化、裝置從一個 位置向另一位置移動而引起的所述設備的改變的輸出，因為可例如基于鈣或基于對水的品 質而言重要的（例如對味道或健康等而言重要的）度量響應于例如導電率、溫度、微生物總 數或其它有關度量（例如，液體的硬度、礦物含量）來調節所述相對移動。
[0013] 液體介質（諸如待處理的水）經由入口流入殼體內并且經所述通路流到出口，液 體經由所述出口又從殼體流出。即，所述通路構成用于液體介質的流動路徑/流道。
[0014] 液體介質借助于其自身的電阻而被處理，因為所述設備利用作為電阻元件的液體 介質的導電性，由此通過在將至少一組協作的分開的導電面連接至AC電源時在所述分開 的導電面之間施加電勢來處理液體介質。
[0015] 應理解的是，液體介質的處理在這方面是指對液體的加熱和/或改變可能存在于 待處理的液體中的顆粒、礦物、鹽、微生物和其它物體的組成。后者在本文中是指液體的品 質改善，因為它通常對應于液體的清潔或消毒或殺菌。關于改變顆粒組成、富集（富化， enrichment)、增強味道、縮短半衰期、殺菌或消滅病毒，不必顯著地加熱液體介質。
[0016] 如果不希望加熱，同樣落入本發明的范圍中的是，將所述設備與適于冷卻液體介 質的冷卻結構結合以使得液體介質在入口和出口處的溫度相同或使得該液體介質在出口 處甚至更冷。所述設備可例如與基于壓縮機的冷卻系統結合。
[0017] 所述設備可用于處理幾乎任何類型的液體介質的各種目的。所述處理特別是在被 控制時至少可提供對液體介質的以下影響/作用：加熱、微生物總數的減少、垢質形成效應 的減輕、氫的增加和味道的改變。
[0018] 此處垢質形成效應的減輕是指液體介質例如在用于加熱該液體介質的發熱設備 中時，例如在用于咖啡機或清洗機等中時，該液體介質形成的垢質變少。在不受理論約束的 情況下認定的是，垢質形成效應的減輕是由于液體物質中的垢質形成元素的含量的減少而 導致。它例如可以是由于垢質形成離子等的分解而引起。因此，可以通過液體介質中的垢 質形成離子的分解或通過減少該垢質形成離子的含量來實現垢質形成效應的減輕。
[0019] 液體可例如為水，例如常規的自來水或鹽水、例如用于清潔、清洗、澆水、洗浴或浸 泡目的的工藝用水，該液體可以是生物液體，諸如體液（例如血液），并且它可以是不同類 型的飲料，包括啤酒、蘇打水、諸如葡萄酒的酒精飲料、果汁和奶制品。
[0020] 該設備可以具有相對于其處理液體介質的能力而言較低的重量和較低的功率消 耗。因此，它可以應用于許多不同的場合，例如家庭使用、無菌很重要的醫院和移動應用 (例如功率消耗成問題的船），以及例如在軍事設施或飛行器和航天工業中的空間、維護容 易性和可靠性成問題的場合。
[0021] 由于通過元件的相對移動進行的控制，所述設備可在不同的交流（AC)信號下操 作，即，利用所述控制，所述元件可以移動，并且所述設備因此可在不同的AC電源和在電極 上的不同的AC信號的情況下提供所期望的效果。相應地，該設備適合例如與可再生能源結 合。作為示例，該設備可通過太陽能、風能或其它可再生能源提供動力，并且它可根據可再 生能源的可獲得性而在不同的電壓下工作。
[0022] 由于該設備的可調節性（scalability)，該設備不受保險絲或斷路器的特定尺寸 的限制，結果/效果僅取決于電力的可獲得性。
[0023] 所述設備可包括用于且通常適用于與標準型（例如230V-50HZ或110V-60HZ)電 源或傳統供電網內的其它組合連接的供電裝置。特別地，可從所述電網直接向導電面供給 100-400V的電壓和例如0. 1-100安或以上的相對較大的電流。甚至可向導電面供給12或 24V，以便例如用于電池供電的操作。
[0024] 另外，該設備可包括變換器或變壓器，使得可以利用任何可用類型的電力，例如汽 車、船和露營車中所用類型的電池。
[0025] 通過控制導電面的相對移動，同一設備既可與例如230V-50HZ的電源相結合地使 用，又可與例如110V-60HZ的電源相結合地使用，從而提供可以在全球使用的適應性控制 裝置。
[0026] 該設備可包括適合保持顆粒、死亡的微生物和其它死亡的有機體以及存在于液體 中的其它物體的過濾器。該過濾器是可更換的以便滿足不同需求且因而提供不同的過濾器 特性。
[0027] 兩個或多個設備可串聯連接以確保有效的例如用于殺菌的處理。特別地，可能有 利的是將兩個或三個設備串聯連接，并且將它們與不同相、例如與三相交流電源的三個不 同相連接。
[0028] 為了進一步防止細菌形成或防止在通路內部產生生物膜，該設備可包括用于向通 路內輸入經處理的液體和/或消毒溶液或洗滌劑溶液的裝置。在一個實施例中，該設備包 括從出口到入口的返回環路，以使經凈化的液體返回以除去生物膜。該設備還可用來防止 或去除位于設備下游的管中的生物膜，因為來自該設備的經處理的液體可從管中除去生物 膜。
[0029] 因此，該設備例如可用于期望殺滅水中的大腸桿菌、軍團桿菌或其它細菌的家庭、 寫字樓和醫院及公共建筑中。或者，該設備可用于加工行業、發展中國家或現有水源被污染 的災區中。作為示例，該設備可聯接到水泵和發電機（諸如柴油發電機、太陽能面板或風 車）且然后通過該設備泵送水，由此對水消毒。
[0030] 在液體中變換的功率取決于供給到（導電）面的電壓以及所述面之間的電流、液 體的導電率、至少一組協作的分開的導電面的表面積、所述導電面之間的距離、流量和所使 用的材料。
[0031] 作為示例，該設備可接受導電率在25-80000微安/伏的范圍內的液體。
[0032] 取決于電壓供給，導電面可以采用多種方式連接至電源。如果電壓源是單相電源， 則該相將連接到其中的一個導電面并且中性導體連接到另一個導電面。
[0033] 通過兩相電源，導電面將連接至電源中的各相以使得形成兩個面之間的勢差。
[0034] 通過三相電源，可例如形成所謂的三角形連接（Λ連接）或星形連接。在三角形連 接中，該設備包括三組導電面并且每一組導電面中的一個導電面連接至它們各自的相。導 電面因此被分為三個組。所述相聯接至所述導電面使得形成勢差。在星形連接中，每組導 電面中的一個導電面互連且不與電源連接。每組導電面中的另一個導電面然后連接至三相 使得產生跨過第一導電面的勢差，因為后一個導電面用作中性點。該設備可利用開關從一 個連接類型切換到另一個連接類型，而例如不需要給該設備重新配線。
[0035] 該設備還可包括用于測量功率消耗的電流表（安培表）或功率表（瓦特表）。在 導電液體中變換的功率和由此形成的溫度幾乎與從液體通過的電流成正比。通過設置電流 表，可以測量該設備的功率消耗，因為所供給的電壓是已知的并且可為恒定的。
[0036] 當該設備與對水源的水的處理結合使用時，了解所變換的功率可能特別重要，因 為水的導電率可能變化。因而可執行導電面的相對移動，直至達到期望功率并由此達到期 望溫度。
[0037] 在一個實施例中，所述控制裝置可有利于所述面的相對的面積量和相對面之間的 間距的變化，由此允許更精確的等級控制，因為可根據實際情況改變所述面積和所述間距 兩者或僅一者。
[0038] 相對的面積是指導電面的彼此直接相對以使得兩個導電面在橫向于流動路徑的 截面中形成重疊的面積。應理解的是，在一個實施例中，有利于導電面的相對移動的控制裝 置能使所述面相對于彼此移動，以使得在所述面的至少一個位置處不存在重疊，即相對的 面積在此位置處為零。
[0039] 在一個實施例中，導電面可彼此平行并因而與形成在導電面之間的流動路徑平 行。在下文中，對流動路徑的位于導電面之間的作為有效流動路徑的部分進行了討論。
[0040] 為了有利于所述面的相對的面積量和相對面之間的間距的同時變化，所述相對面 中的一個可包括與另一個面的至少一部分不平行的至少一個表面部分。當導電面沿有效流 動路徑相對于彼此移位時，導電面之間的距離將由于傾斜角度而沿有效流動路徑變化。
[0041] 所述面可布置成使得它們例如利用直線電機、主軸電機、借助于提供隨溫度變化 的線性位移的熱敏線性元件或通過任何其它能夠使所述面相對于彼此線性移位的裝置而 呈線性關系地移位。
[0042] 實現所述面的呈線性關系地移位的一種方法是將所述面設置成使得它們由呈圓 柱形的并且可沿軸向方向相對移位的電極形成。但在一個實施例中，所述面的截面形狀可 以是非圓形，例如卵形。
[0043] 圓柱形電極可設置成使得電極中的外電極形成供另一個內電極接納于其中的通 道。因而，所述電極中的其中一個可作為一個圓柱體布置在可形成為圓柱體或實心體的另 一個電極的周圍。應理解的是，所述通道和/或內電極可具有呈圓形、卵形、正方形或任何 任意形狀的截面形狀，且以伸縮式形態布置。
[0044] 形成外通道的電極可連續或不連續地形成。不連續地形成應該理解為該電極包括 例如開口或通孔，例如預定尺寸的穿孔。開口或通孔的尺寸可沿電極的長度變化或可具有 基本一致的尺寸。此外，開口或通孔可均勻地或不均勻地分布在電極上。
[0045] 獲得一個導電面的與另一個導電面的一部分不平行的表面部分的一種方式可以 是將外電極設置成使得其包括圓錐形區段。當導電面沿有效流動路徑相對于彼此移位時， 導電面之間的距離將由于形成外通道的電極的圓錐形區段而沿有效流動路徑變化。
[0046] 或者，內電極可形成為使得它包括圓錐形區段，因為這也可能在導電面沿有效流 動路徑相對于彼此移位時引起該導電面之間的距離變化。
[0047] 在一個實施例中，圓錐形區段在通路中沿朝向入口的方向擴寬。但在一個替代實 施例中，圓錐形區段沿朝向出口的方向擴寬，因為在提高液體的溫度時液體的導電率可能 增大。由于增大的導電率，例如通過采用外電極的沿朝向出口的方向擴寬的圓錐形區段，可 以增大兩個電極之間的距離。
[0048] 外電極可布置成使得它可以在通路中軸向地移位，由此允許導電面的相對移動。 在一個實施例中，內電極也可以可移位地布置。但在一個替代實施例中，僅內電極可以可移 位地布置。
[0049] 因而，所述面的相對移動可至少部分地通過構成外電極或內電極的至少兩個單獨 的圓柱形元件的相對移動來提供。
[0050] 控制裝置可包括用于使單獨的元件相對于彼此軸向地移動的電動的電機或其它 電力驅動的裝置。所述電機例如可以是步進電機。但是，為了提供更簡單的設備，控制裝置 還可包括手動操作的手柄，其形式例如為可旋轉的旋鈕，例如使作為響應而使單獨的元件 相對于彼此軸向平移的螺紋件旋轉的旋鈕。
[0051] 外電極和內電極中的至少一者可包括彼此電氣隔離的并且可連接到AC電源的不 同相的至少兩個單獨的面。作為示例，外電極或內電極可包括連接到三相電源的不同相的 三個不同的面。如果所討論的電極呈管狀或具有圓形截面，則所述三相可沿圓形外周在外 圍形成于高達將近120度的區域內。
[0052] 內電極或外電極包括可相對于彼此軸向地移動的至少兩個單獨的圓柱形元件。因 而，所述至少兩個單獨的圓柱形元件可采用伸縮式布置方式布置，由此通過改變外電極和 內電極中為伸縮式的一者的有