專利名稱：用于水脫氣和蒸餾的方法與設備的制作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及一種蒸餾設備，尤其涉及一種新穎的經改進的水脫氣和蒸餾設備，其有在冷凝之前把蒸氣相的污染物去除和/或中和的經改進的裝置。
背景技術：
公知的水蒸餾設備一般包括一封閉的沸騰器、連續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。當把沸騰器中的水加熱產生蒸氣時，把沸騰器中的任何空氣強制排出。此外，水中的易揮發化學組分會沸騰掉，并與其中產生的蒸氣結合。由于沸騰器中沒有空氣，揮發性雜質不能被氧化。蒸氣和揮發的化學組分會在冷凝器中冷凝，從而，最后的蒸餾物內含有(揮發性)化學制品。在生水有令人不可接受的氣味時，比如硫化物等產生的氣味時，大部分現有蒸餾設備趨向于把該氣味集中在蒸餾物中，使經蒸餾的水更比生水味道差。本發明人早已注意到該問題，其幾個專利也用于改進水蒸餾和脫氣系統。
本發明的水蒸餾設備涉及在美國在先專利4,420,374、4,612,090和5,203,970中所述的設備，這些專利反過來又構成對在本申請人較早美國專利4,339,307中公開的設備的改進。簡言之，在上述參考的美國專利4,420,374、4,612,090和5,203,970中所述的水蒸餾設備包括一非常小的、其內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。
貯池中的水循環往復于沸騰器，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會有效地將貯池中的水進行脫氣以及將貯池中的水里的易揮發物沸騰掉的溫度。
根據這些上述參考專利和本發明的水脫氣與蒸餾設備，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出口連接至被放置在貯池容器內的冷凝器線圈上，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，在沸騰器內產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產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。在蒸餾設備運行時，正如上所述，水會始終繼續脈動和循環。
因為定期脈動地把熱的沸騰器水經過流體管路返回貯池，還因為連續地把冷凝器的熱量加至貯池內的水中，于是供給貯池的水的溫度升高。總而言之，貯池的水變熱。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性材料，在水進入沸騰器和其蒸餾之前，被蒸發。
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，貯池容器罐內的水會進行恒定運動并混合，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，得以在水進入沸騰器之前把貯池水的不需要的揮發性成分離析出。
發明概述根據本發明，把一臭氧發生器放置在蒸餾或脫氣設備的沸騰器內。在把水強制回到貯池時，在沸騰器內產生真空，通過冷凝器吸入空氣。然后，用臭氧發生器把空氣中的氧氣轉化成臭氧——一種強氧化劑。在沸騰器中形成的蒸氣必須在進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。
發明討論臭氧是氧的熱不穩定同素異形體。是一種強氧化劑，在需要強氧化劑的漂白和化學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。因為臭氧是一種強氧化劑，它在水凈化應用中受到較多的關注。
本發明的脫氣和蒸餾設備的獨特設計導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生了真空。空氣通過冷凝器被吸入到沸騰器中來填補真空。把臭氧發生器放置入沸騰器，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。現在，沸騰器中產生的蒸氣在進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，這就產生了非常純凈的水。此外，水中的氧含量增加，改善了水的味道。
本發明的設備在本發明的設備中，臭氧發生器放在沸騰器內。臭氧發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，臭氧發生器產生電火花來形成臭氧。但是，用電火花來產生臭氧不是必需的。任何用空氣產生臭氧的方法都足以適合于本發明的操作。
可選地，包括在本發明的蒸餾設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扇組件的一部分，比如形成在相關美國專利4,420,374和4,612,890中所述的蒸餾設備的部分的風扇組件。方便地，可把攪拌器桿制成為風扇轉子的延伸部。有利地，風扇把從貯池水中冒出的蒸氣和氣體去除。
可選地，包括在本發明的蒸餾設備中的可以是一偏轉器，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。該偏轉器在穿過貯池和沸騰器之間的水中產生旋轉和渦流，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，明顯地看出本發明的上述和其它優點。
圖1是根據本發明的蒸餾設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是含有偏轉器的冷凝器管的示意圖；以及圖6是含有偏轉器的流體管路的示意圖。
優選實施例的詳細說明現參照附圖，尤其是圖1和2，其中所示的根據本發明的蒸餾設備包括一柱形罐貯池容器10，它有一對固定在容器側面的把手11。其內具有同時加熱元件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的內的水會自動進入沸騰器12，直至沸騰器12內的水位和貯池容器10內的貯池水位相一致。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是傳統的結構，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。在本發明的優選實施例中，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。可選地，但是最理想地在冷凝物出口31設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的中心產生一柱形區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)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和一調節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。這種結構完全把用殼體元件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穿過溫度調節裝置48連接到加熱器13的另一端。溫度調節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，溫度調節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可被設置成并聯操作，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備運行所必需的熱量。
臭氧發生器120包括在沸騰器中。最好是把臭氧發生器穿過殼體元件39中的端口插入沸騰器中。如圖1所示，變壓器121給臭氧發生器120供電。但是，也不是必須有一單獨的電源給臭氧發生器供電。臭氧發生器可用操作加熱器13和14的同樣的電源供電。
在本發明的優選實施例中，所示的強制空氣循環裝置輔助把從貯池容器10內的貯池水排出的蒸氣和不需要的蒸發物去除。圖3所示的空氣循環裝置包括一通常用數字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形通氣口。
空氣循環裝置的平坦帶孔壁51支撐通常用數字57表示的電動馬達，該馬達驅動延伸穿過帶孔壁51的軸58。風扇59安裝在軸58上。由以傳統方式與馬達連接的電纜60把電源供給馬達。如果需要，可以設置開關裝置來操作風扇。風扇馬達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。
在風扇的一個操作模式中，經穹型殼體61的開口62把空氣引入空氣循環裝置組件，然后將其經帶孔壁51引至其被向下引向貯池容器10的貯池水的上方，再經貯池容器10和其蓋罩50之間的環形開口排出。在風扇的相反模式中，風扇59經貯池容器10和其蓋罩50之間的環形開口引入空氣，再經帶孔壁51向上運動，再經馬達殼體61中的通氣孔62排出。
如圖3所示，攪拌器桿101在風扇59的輪轂處從與馬達軸58連接點延伸，最好但不必是在冷凝器線圈27內與柱形貯池區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地離開中心，以避免與冷凝器線圈27的出口彎頭29相干擾，如圖1和2。
在本發明的蒸餾設備的操作中，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。臭氧發生器120把水上面的空氣中的氧轉化成臭氧。加熱元件13、14上產生的蒸氣穿過臭氧向上升起，進入入口24。然后，蒸氣穿過冷凝器線圈27被在其內冷凝。然后，經冷凝的蒸氣穿過過濾器115作為冷凝物(液體)產品從冷凝物出口31排出。在首先操作蒸餾設備時，一般最理想的是丟棄蒸餾物產品，直至貯池容器10內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設計成在沸騰器內以比冷凝器線圈27能容納所產生的蒸氣的速度快的速率加熱水。因此，在沸騰器12內產生蒸氣壓，蒸氣壓力會迫使沸騰器的液體經管路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的流動在沸騰器內產生真空。真空使空氣經過濾器115被引入冷凝器出口31，穿過冷凝器，在經由出口24被排至沸騰器，從而，把新鮮的氧氣供給臭氧發生器120。一旦沸騰器內的蒸氣壓力減緩，水就會再流過管路22返回沸騰器，結果是，水反復流過管路22和空氣反復流過冷凝器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內的貯池水溫度快速升高。還使沸騰器內的臭氧恒定更新。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內被冷凝。最好貯池水被保持在180°F-190°F的范圍內。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。為了維持設備的正常操作，最后，把在入口37處進入的供水的相當部分通過管子32和出口35溢流排出。
如已指出的，圖5示出有利于維護冷凝器線圈管上的獨特的溫度的機械件。所示的為冷凝器線圈管的放大的局部剖面圖。管子內為偏轉器77，用于產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。一個類偏轉器79可以被設置在連接貯池容器10和沸騰器12的管道內(見圖6)。當然，偏轉器77的目的是使水產生紊流，從而避免在貯池容器10或沸騰器12內產生溫度層。
現已在本發明的實踐中發現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材料。可以說它精加工了該冷凝物。并且也實現了為冷凝物的優良的充氣。
如已指出的，本發明的蒸餾設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。最后實現已經蒸餾的水穿過過濾器115的凈外向流動。同時，實現少量的空氣凈流入過濾器115和冷凝器27的凈內向流動。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，把進入大尺寸過濾器115的空氣保持于其內，在進入冷凝器27并且/或者被吸收入蒸餾物內之前，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的駐留時間。總的來說，結果是，在過濾器115中加熱和滅菌的空氣局部地給經蒸餾的水充氣，改進其飲用性。
盡管在此僅僅描述和示出了本發明的某些實施例，也應理解，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。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種生產蒸餾水產品的方法，其包括；提供一種蒸餾設備，包括一有水入口和出口與其相連以在其內部產生水貯池的水貯池容器以及一比貯池容器小、在容器和其之間的開口連接用于水從其流出或流入其內的沸騰器，一在沸騰器內的、通向浸在貯池中的冷凝器的水高度上方的蒸氣線，一從所述冷凝器排出冷凝物的出口以及一在所述沸騰器內的臭氧發生器；通過以將溫度維持在貯池內的約180°F-190°F的范圍內的流速把原料水引入所述容器并從其去除水，把貯池的水維持在預定高度，再加熱所述沸騰器內的水產生蒸氣，蒸氣通過所述臭氧發生器產生的臭氧，進入所述冷凝器以通過與貯池水的熱交換被冷凝，從而貯池水變熱，該加熱的貯池水在進入所述沸騰器之前得以除去揮發成分并脫氣；以及操作該蒸餾設備以使足夠的空氣被吸入沸騰器，再通過臭氧發生器產生足夠的臭氧來純化其內的水。
2.如權利要求1所述的方法，其中，沸騰器定期地產生多于冷凝器可以容納的蒸氣，于是引起脈動，其中水被蒸氣壓力迫使流出沸騰器返回貯池，在水從貯池流回沸騰器后該蒸氣壓力脈動得以消散，所述脈動還使冷凝物定期流出冷凝器以及使空氣定期流回所述沸騰器。
3.如權利要求2所述的方法，還包括用機械攪拌器攪拌所述貯池中的水。
4.如權利要求3所述的方法，還包括在所述冷凝器的出口提供一過濾器。
5.一種將水蒸餾的裝置，其包括一水貯池；一比所述容器小并與其相連的沸騰器；一在所述沸騰器內的臭氧發生器；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生器以產生足夠的臭氧來純化沸騰器內的水。
6.如權利要求5所述的裝置，還包括一在所述貯池內的機械攪拌器。
7.如權利要求6所述的裝置，還包括在所述冷凝器出口的過濾器。
權利要求
1.一種生產蒸餾水產品的方法，其包括；提供一種蒸餾設備，包括一有水入口和出口與其相連以在其內部產生水貯池的水貯池容器以及一比貯池容器小、在容器和其之間的開口連接用于水從其流出或流入其內的沸騰器，一在沸騰器內的、通向浸在貯池中的冷凝器的水高度上方的蒸氣線，一從所述冷凝器排出冷凝物的出口以及一在所述沸騰器內的臭氧發生器；以及通過以將溫度維持在貯池內的約180°F-190°F的范圍內的流速把原料水引入所述容器并從其去除水，把貯池的水維持在預定高度，再加熱所述沸騰器內的水產生蒸氣，蒸氣通過所述臭氧發生器產生的臭氧，進入所述冷凝器以通過與貯池水的熱交換被冷凝，從而貯池水變熱，該加熱的貯池水在進入所述沸騰器之前得以除去揮發成分并脫氣。
2.如權利要求1所述的方法，其中，沸騰器定期地產生多于冷凝器可以容納的蒸氣，于是引起脈動，其中水被蒸氣壓力迫使流出沸騰器返回貯池，在水從貯池流回沸騰器后該蒸氣壓力脈動得以消散，所述脈動還使冷凝物定期流出冷凝器以及使空氣定期流回所述沸騰器。
3.如權利要求2所述的方法，還包括用機械攪拌器攪拌所述貯池中的水。
4.如權利要求3所述的方法，還包括在所述冷凝器的出口提供一過濾器。
5.一種將水蒸餾的裝置，其包括一水貯池；一比所述容器小并與其相連的沸騰器；以及一在所述沸騰器內的臭氧發生器。
6.如權利要求5所述的裝置，還包括一在所述貯池內的機械攪拌器。
7.如權利要求6所述的裝置，還包括在所述冷凝器出口的過濾器。
全文摘要
一種用于水脫氣和蒸餾的方法和設備，該設備包括一容器(10)，該容器有一用于盛放待被脫氣和蒸餾的水的貯池；還包括一與所述容器相連接的、其供水管(22)連接容器和沸騰器的沸騰器(12)；一在所述容器內、浸在其內的水中的線圈式管狀冷凝器(27)，該冷凝器線圈有一豎直放置的縱向軸線；一在沸騰器內連接其內的水面上的空間與冷凝器的入口以使蒸氣從沸騰器流至冷凝器的第二管道(24)；一在冷凝器上延伸穿過容器壁將經脫氣和蒸餾的水作為已冷凝的蒸氣排出的出口(29)；一在沸騰器內用于加熱其內的水的加熱器(13)；一與線圈式管狀冷凝器同軸的馬達驅動攪拌器(101)以及一在沸騰器內純化蒸氣的臭氧發生器(120)。可選地，把大尺寸過濾器(115)安裝在冷凝器的出口處。
文檔編號B01D5/00GK1427737SQ01809081
公開日2003年7月2日 申請日期2001年3月16日 優先權日2000年3月16日
發明者小約翰C·埃利斯 申請人:小約翰C·埃利斯