加壓水過濾系統的制作方法
【專利說明】加壓水過濾系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求相同申請人于2012年8月2日提交的美國非臨時申請N0.13/565，322，現在是發明名稱為“加壓水過濾系統”("Pressurized Water Filtrat1nSystem")的美國專利N0.8，323，490的優先權，該美國申請在此通過引用的方式并入本文。
技術領域
[0003]本發明總體上涉及在用水場合的水過濾，以減少不良污染物并改善味道和氣味質量。更具體地，本發明涉及使用具有螺紋推進式活塞的新型水過濾系統的便攜式水過濾，該螺紋推進式活塞允許該系統或其用戶容易地產生能夠實現高質量水過濾的水壓。
【背景技術】
[0004]市政水被用氯或氯胺處理，以殺滅細菌和病毒。為了解決消費者對味道和氣味以及過量消耗氯導致的潛在健康影響的關切，被設計成使用顆粒活性碳(GAC)以降低氯且通常按NSF/ANSI標準42檢定的固定用水點水過濾系統是眾所周知的，并且它在本領域中是很有效的。其示例包括:附接至水龍頭末端的龍頭水過濾器，所述過濾器根據需要來過濾水；安裝在水源管線中的水過濾器，所述過濾器過濾流經該管線的所有水或一部分水；以及冰箱水過濾器，其在制冰或者根據需要輸送水之前提供水過濾。
[0005]市政水處理是一門不完善的科學。氯和氯胺的水平可能不穩定，并且對微生物孢囊、例如賈第鞭毛蟲和隱性芽胞蟲菌不是始終完全有效。即使通過處理，一些水源也含有來自老化管道設備的不安全水平的鉛，以及通過濾除了工業污染物或農藥的地下水而引入到水源中的水銀和揮發性有機化合物(VOC)。為了解決這些關切的問題，家用水過濾系統的制造商開始開發具有足夠小的微孔以基本消除所有微生物孢囊的固體碳塊基的過濾器。能夠將另外的不同添加劑與碳塊配方結合，以允許吸收不良污染物，例如鉛、水銀和V0C。連接至家用管道的這些固定系統受益于市政水系統輸送的水壓力，由此產生推動水穿過固體碳塊所需的力，從而實現符合NSF/ANSI標準53的較低污染物水平。
[0006]用于在徒步旅行或野營時使用的便攜式水過濾系統也為人熟知，并且通常使用碳、陶瓷或組合過濾器，其具有由用戶手動驅動的手動泵或杠桿，以從水源抽取水，和/或產生穿過過濾系統的壓力，將過濾的水從過濾器介質中排出。這些系統被設計成減少未處理的水源中通常存在的細菌、原生動物和病毒。然而，這些系統受到水的緩慢流動的困擾，需要高的維護度(定期清潔它們的陶瓷過濾器)，以及需要用戶關于所產生的一定量過濾水的大工作量。
[0007]便攜式水過濾系統中的一種相對新的創新是使用包含一種或多種水過濾介質、例如中空纖維膜(“HFM”)的特別設計吸管。原始設計是用于水的質量非常低的第三世界國家，以便于減少細菌和病毒，這些過濾器吸管正更普遍地代替笨重的徒步旅行和野營水過濾系統。然而，過濾器吸管無助于過濾烹飪的水，不可用于過濾為了日后使用而儲存的水(例如，在遠離河流、湖泊或其它水源時使用)，并且由于交叉污染的問題而未被設計成公用的。另外，這些吸管未解決味道或氣味問題，因為HFM并不吸收顆粒，而是僅使超過其孔尺寸的顆粒的流動停止。
[0008]正廣泛采用的另一種相對新的創新是將便攜式水過濾器包含到塑料擠壓瓶中。由于塑料擠壓瓶僅能夠產生微小壓力，所以，顆粒活性碳是所使用的主要過濾介質，因為這些裝置產生的壓力不足以驅動水穿過密度充分較大的陶瓷過濾器或固體碳塊。因而，這種水過濾器瓶能夠接受的最高等級是NSF/ANSI標準42。這種水過濾程度不足以解決消費者關于他們的水中的在NSF/ANSI標準53中收錄的其它污染物(例如鉛、水銀、工業污染物和農藥)的關切。
[0009]本文所述的現有技術僅部分地解決了旅行者的便攜式水過濾需求，迫使人在下列兩種系統之間選擇，一種系統被設計成用于市政水，其中按NSF/ANSI標準53，氯、鉛、工業污染物和農藥是主要的關切點，另一種系統被設計成用于未處理(即，不可飲用)的水，其中，即使不是主要的，也顯著關切細菌、原生動物和病毒的潛在可能性。
[0010]現有技術還未出現應用特別設計的便攜式過濾裝置以滿足NSF/ANSI P231協議。在此通過引用的方式并入本文的“微生物水凈化器縱覽:協議P231” ("Microb1logicalWater Purifiers Overview:Protocol P231〃)提出了使用化學、機械和/或物理技術來過濾和處理未知微生物質量的水的系統，但是假定這些水可飲用。按這種協議過濾將滿足訪問下列國家的旅行者的需求:在這些國家中，市政水源被認為是“可飲用的”，但可能不滿足或等于他們所習慣或適應的質量。迄今為止，常規緊湊的便攜式水過濾裝置還不能滿足這種檢定標準。接近這些標準的唯一系統是僅向水中加氯的氯化器。
[0011]現有技術已經嘗試解決上述明顯難題，但鮮有成功的。1910年12月授予Barnett的美國專利N0.978，265描述了一種手動泵，其通過使用向液體施力的手動旋轉的螺紋接合式活塞對液體加壓而使液體穿過出口管。雖然作為一種提供壓力的方法是有用的，但Barnett未提出為了過濾而使用的壓力。
[0012]1983年8月授予Cain的在此通過引用的方式并入本文的美國專利N0.4，397，177提出了一種用于過濾鉆井泥漿的樣品的液壓過濾器壓力設備。Cain使用螺紋接合至泵主體的活塞。隨著活塞旋轉而接合其周圍的螺紋，泵主體內的流體被加壓到下部或設備中。設備的下部含微孔金屬篩、盤狀濾紙和液體出口。雖然Cain的專利是一種過濾器，但其缺乏在水過濾中使用的便攜性和功能性。Cain的主要關注點在于獲得無水泥漿樣品，這與無有害污染物的水相反。
[0013]沿著Cain的思路，還存在幾種壓力過濾器專利，它們關注了物質過濾，但缺乏可飲用水凈化的必要條件和便攜性。Phillips的美國專利N0.63，090描述了一種改進壓濾器或水果濾器，其使用螺紋螺釘，當旋轉并旋擰到缸中時，螺紋螺釘對食物(如水果或黃油)加壓并過濾。缸也沿其下部帶有螺紋，以配合輸出漏斗。Hand等人的美國專利N0.7，014，817公開了一種遠程零預部空間提取器，其將樣品容器放置在不銹鋼器皿內。手動活塞被布置在器皿內并處于樣品容器之下。隨著旋擰活塞，在樣品容器上施加壓力，該壓力推動樣品容器內的提取物穿過過濾器并進入采樣袋或瓶中。Tsutsumi的PCT專利申請公開TO1992013700A1描述了一種熱流道模具設備，其采用螺釘柱塞對塑化熔融物加壓并迫使其到過濾器中，該過濾器移除定量熔融物中的任何雜質。所有這些專利都缺乏產生高度過濾的飲用水的目的、方向和能力。
[0014]使用壓力過濾水的過濾器缺乏非常緊湊、應用簡單且符合NSF/ANSI標準53的等級的工具。Song的中國專利申請N0.CN201008766Y描述了一種經由通過旋轉螺紋接合的活塞致動的便攜式真空過濾器而處理水的設備。Yutaka等人的日本專利申請N0.JP11051832A描述了一種使用聯接至活塞的可旋轉軸，以向土壤樣品施加壓力的設備，通過過濾器將土壤樣品中的水虹吸到容器中。Chung的美國專利申請公開N0.2006/0273000描述了一種“便攜式”水過濾裝置，其使用帶螺紋活塞將壓力施加到水上，迫使水穿過一系列管道并且進入過濾管。必須提供充足的壓力，以迫使水上升到過濾管，并且進入分配管。Brebner等人的PCT專利申請公開WO 2000057985A1描述了一種水過濾裝置，其包括經由螺紋活塞桿而壓入到容器中的過濾構件。最初，水填充在過濾構件之下的容器內。然后，驅動過濾構件向下穿過水體積，迫使水向上穿過過濾介質。該結構為保護水不受空氣污染物影響的網篩。
[0015]這些加壓過濾器的各種實施例跨越超過100年的時段。它們的范圍從采礦到有機物，從水去除到水過濾。但縱觀這種發展，缺乏一種經由能夠實現NSF/ANSI標準42、NSF/ANSI標準53和NSF/ANSI協議P231的等級的過濾器而實現最佳過濾的緊湊便攜式的易用加壓過濾裝置。
[0016]因而，需要一種能夠產生足夠的壓力以產生期望或所需質量的過濾的便攜式水過濾器。然而，考慮到作出本發明時總體考慮的現有技術，本領域技術人員不明白如何能夠改進現有技術。
[0017]雖然已經討論了傳統技術的特定方面以促進本發明的公開，但申請人無意否認這些技術方面，并且預期所要求保護的本發明可囊括本文討論的一個或多個傳統技術方面。
[0018]本發明可解決上文討論的現有技術的一個或多個問題和缺點。然而，預期本發明可證明在解決許多技術領域中的其它問題和缺點時有用。因此，所要求保護的本發明不應被必然視為限于解決本文討論的任何具體問題或缺點。
[0019]在本說明書中，在參考或討論文獻、法案或知識項目時，這種參考或討論不是承認該文獻、法案或知識項目或其任何組合在優先權日期時是可公共獲取的，公知的，公共普通知識的一部分，或者以其它方式在適用的法律規定下組成現有技術；或者稱為與解決本說明書所關注的任何問題的嘗試相關。
【發明內容】
[0020]現在借助于一種新型的有用的并且非顯而易見的發明滿足了長期存在但至今仍未滿足的、對一種改進的較高質量的足夠壓力的旅行便攜式水過濾系統的需求，其驅動水穿過微孔過濾介質，并使吸收最大化(即，增加了水暴露于過濾介質的時間量，從而允許過濾介質吸收不良污染物)。
[0021]在實施例中，本發明是一種便攜式水過濾組件。這種組件包括:中空圓柱形儲水器，該中空圓柱形儲水器具有敞口頂部和敞口底部；以及圓柱形活塞，該圓柱形活塞至少部分地布置在儲水器的敞口頂部內。活塞的底部密封地接觸儲水器的壁。儲水器具有部分地沿其內部延伸范圍布置的多個螺紋，并且活塞具有至少部分地沿其外部延伸范圍布置的其他多個螺紋。上文兩處所述的多個螺紋適合彼此接合。水過濾器沿儲水器的敞口底部布置，使得:當螺紋接合時，活塞將任何未過濾的水沿著儲水器向下推動并穿過水過濾器。
[0022]在單獨實施例中，本發明是一種便攜式水過濾組件。該組件包括:圓柱形儲水器，該圓柱形儲水器具有敞口頂部和敞口底部；第一圓柱形活塞，該第一圓柱形活塞部分布置在儲水器的敞口頂部內；第二圓柱形活塞，該第二圓柱形活塞全部布置在儲水器內且低于第一活塞；和彈簧機構，該彈簧機構聯接第一活塞和第二活塞。部分地沿儲水器的內部延伸范圍布置有多個螺紋，并且至少部分地沿第一活塞的外部延伸范圍布置有多個螺紋。上文兩處所述的多個螺紋適合彼此接合。水過濾器沿儲水器的敞口底部布置，使得:當螺紋接合時，第一活塞被向下驅動，從而壓縮彈簧機構，該彈簧機構繼而向下驅動第二活塞，由此將任何未過濾的水沿著儲水器向下推動并穿