专利名称：消毒水生产和储存设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过将化学剂引入原水例如地下水中来生产和储存消毒水的设备，更确切地说，本发明涉及一种通过将控制量的化学剂引入原水中来生产和储存消毒水的设备。
对作为饮用水使用的地下水、河水和湖水等原水必须进行消毒，这是因为这些原水通常包含对人体健康有害的细菌。在大多数大城市中通常设有很多能通过供水网向工业建筑物和家庭提供消毒清洁水的水净化设备。另一方面，有很多地区例如郊区、农业区和山区通常不设置这种水净化设备。对于这些地方而言，在将饮用水供给建筑物和家庭之前需要对水进行消毒。大的建筑物和房屋集中的地方可以安装价格高的水消毒设备，这种设备通常包括化学剂注入装置和水位控制装置。
然而，较小规模的建筑物例如彼此相隔很远的单个住宅不可能事先安装这种昂贵的设备。对于那些没有污水厂的地区而言，从公共卫生和人体健康的角度出发可以考虑在家庭和工业污水排出之前对它们进行消毒。
因此，本发明的一个目的是提供一种生产和储存消毒水的设备，这种设备特别适合于那些需要通过对地下水、河水、湖水等原水进行消毒而得到消毒水的单个住宅等小规模建筑物。
本发明的另一个目的是提供一种价格低且易于安装的生产和储存消毒水的设备。
本发明的再一个目的是提供一种生产和储存消毒水的设备，该设备还可以用于处理无用水，例如海水、工业水、家庭废水和在排出之前需要消毒的工业废水。
本发明涉及一种水的生产和储存设备，其包括储存水的水箱，储存化学液体的化学剂箱，当水箱中的水位达到预定下限时向水箱提供原水和当水箱中的水位达到预定上限时停止向水箱提供原水的原水提供装置；将水箱与化学剂箱连在一起的配水管，该配水管带有使水仅沿一个方向从水箱流向化学剂箱的第一阀；将水箱与化学剂箱连在一起的化学液体注入管，该化学液体注入管带有使化学液体仅沿一个方向从化学剂箱流向水箱的第二阀；和化学液体注入装置，其利用水在水箱中的水位变化通过第二阀将预定量的化学液体从化学剂箱注入到水箱从而在水箱中生产和储存使化学剂的浓度保持在预定范围内的水。
将化学剂箱气密地密封而且该化学剂箱包括通向配水管的第一容器，来自水箱的水从配水管中通过，化学箱还包括第二容器，第二容器具有预定的空气腔，而且在空气腔下方储存化学液体，第二容器通向把来自化学剂箱的化学液体注入水箱的化学液体注入管，而且第二容器与第一容器隔开以防止第一容器中的水与第二容器中的化学液体相混合，因此，空气腔中的空气量是变化的，以控制从水箱引入第一容器的水量和从化学剂箱注入水箱中的化学液体的量。第一容器是由软袋构成的。软袋可用聚氯乙烯、聚乙烯、橡胶或氟碳树脂制做。
该消毒水生产和储存设备进一步包括用于储存化学液体和与水箱成并列关系定位的化学液体指示箱、和一个附加的化学液体注入管，该注入管的一端与化学液体指示箱相连，而另一端固定在化学剂箱的化学液体内，因此，化学液体的量是变化的，以控制引入化学剂箱中的水量和注入水箱中的化学液体量。
化学剂箱可以包括至少两个彼此连通的储存室，其中一个储存室通过化学液体注入管和第二阀与水箱相连，而另一个储存室通过配水管和第一阀与水箱相连。
引入化学剂箱的化学剂是包含液体氯消毒剂的水溶液。引入化学剂箱的化学剂还可以是固体氯消毒剂或含氯的水溶液。
通过结合附图进行的描述将使本发明的目的、特征和优点变得更加清楚，其中
图1是根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第一实施方案的示意图；图2与图1相类似，但是表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第二实施方案的示意图；图3与图1相类似，但是表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第三实施方案的示意图；图4与图1相类似，但是表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第四实施方案的示意图；图5与图1相类似，但是表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第五实施方案的示意图；图6与图1相类似，但是表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备第六实施方案的示意图。
在以下的详细描述中，用相同的符号和编号表示各图中的相同零部件。
参照附图中的图1，其表示根据本发明构成的消毒水生产和储存设备的第一优选实施方案，在下文中将其简称为“本设备”。图1中所示的本设备30包括用于储存消毒水的水箱31。除了消毒水之外，还向水箱31提供原水和能够消毒原水的化学液体。水箱31起的作用是储存供给原水和化学液体后通过混合原水和化学液体生产的消毒水。因此，尽管用箱31来接收原水和化学液体，而不是上述的水，但是为了使描述简单起见，在下文中将消毒水储存箱31简称为“水箱”。
水箱31与设在厨房、浴室以及家庭、建筑物内其它房间中的水龙头或放水嘴和连通供水管33的其它设施相连。
水箱31具有停止向水箱31提供原水的上水限31a、和允许向水箱31提供原水的下水限31b。
本设备30还包括用于检测水32在水箱31中之水位的水位检测器34，所述水位检测器产生分别显示上水限31a和下水限31b的第一和第二信号。本设备30还包括向水箱31提供原水的原水供给装置35。原水供给装置35可以用由第一模式和第二模式构成的两种模式工作，在第一模式中，当原水供给装置35从水位检测器34接收到表示上水限31a的第一信号时将停止向水箱31提供原水，在第二模式中，当原水供给装置35从水位检测器34接收到表示下水限31b的第二信号时将允许向水箱31提供原水。在本设备30的这一实施方案中，上述原水供给装置35由泵和电机组件构成，所述泵和电机组件与水位检测器34电性连接，并响应分别表示水箱31的上水限31a和下水限31b的第一和第二信号。
本设备30还包括储存化学液体37的化学剂箱36，所述化学液体能够消毒引入水箱31中的原水。化学液体37优选氯消毒化学溶液例如次氯酸钠。化学剂箱36具有设在化学液体37上方的气密密封的空气腔38。
化学剂箱36固定在水箱31下方，从而使水箱31中水32的水位保持在化学剂箱36中化学液体37的液位之上。这意味着在没有向水箱31中的水32和化学剂箱36中的化学液体37施加压力的状态下，在化学剂箱36中化学液体37的任何位置上测得的压力总是高于在水箱31中水32的任何位置上测得的压力。优选将水箱31放在屋顶上，而将化学剂箱36固定在水箱31下方并靠近水箱31。
化学剂箱36具有一放在其内部的软袋39，而软袋优选用聚氯乙烯制成以储存从水箱31引入其中的水40。软袋39通过配水管41与水箱31相连，所述配水管41上设有第一检查阀41a以便允许水箱31中的水32引入软袋39和从引回水箱31的水中检查软袋39中的水40。
将第一检查阀41a设计成当来自水箱31的水压大于第一检查阀41a的弹力和化学剂箱36中软袋39的水压总和时检查阀呈打开状，而当来自水箱31的水压小于第一检查阀41a的弹力和化学剂箱36中软袋39的水压总和时检查阀呈关闭状。由此可注意到，将第一检查阀41a设计成可根据来自水箱31的水32之水压的变化打开和关闭。仅在第一检查阀41a打开的状态下，可以将水箱31中的水32引入化学剂箱36内的软袋39中。
化学剂箱36通过化学液体注入管42与水箱31相连，化学液体注入管42的下端位于化学剂箱36内的化学液体37中。化学液体注入管42上设有第二检查阀42a以便允许将化学剂箱36中的化学液体37引入水箱31和从引回化学剂箱36的水中检查水箱31中的水32。将第二检查阀42a设计成根据化学液体注入管42中化学液体37的水压随空气腔38中压力的变化而打开和关闭。
化学剂箱36还包括一个压力调节阀43，该阀通过将空气引入空气腔38和从空气腔38中排出空气来调节化学剂箱36中空气腔38的压力。
软袋39设在化学剂箱36中，而且其具有封闭的空间从而允许通过配水管41将来自水箱31的水引入袋中。这意味着软袋39与化学剂箱36的内部是隔离的。因此，可以理解，软袋39构成了与配水管41连通的第一容器，配水管中具有从水箱31引入的水，而气密性密封的化学剂箱36部分地构成第二容器，第二容器具有预定的空气腔38，而且在空气腔38的下方储存化学液体。由软袋39构成的第一容器可随引入其中的水而变形，从而压缩由气密性密封的化学剂箱构成的第二容器的空气腔38。用相似的方式，将会看到第二容器与化学液体注入管42连通，从而将化学液体从化学剂箱36注入到水箱31，而且第二容器与第一容器相隔离，从而使第一容器中的液体不会与第二容器中的化学液体37相混合，其结果是当空气腔中的空气量即空气腔38中的空气压力变化时，可根据空气量的变化来控制从水箱31引入第一容器中的水量和从化学剂箱36注入水箱31中的化学液体量。
还应认识到，上述气密性密封的化学剂箱36和软袋39共同构成化学液体注入装置，该装置利用水箱32在水箱31中的水位变化通过第二单通阀42a将预定量的化学液体从化学剂箱36注入水箱31，从而在水箱31中生产和储存使化学剂浓度保持预定范围的水。
因此，我们通过反复实验发现化学剂箱36中的化学液体37的浓度优选在1000ppm-130000ppm。而且发现按照本发明更优选的是使化学液体37的浓度处于1000ppm-100000ppm。在此，化学液体37的浓度指的是在本发明的本实施方案和其它实施方案中用于消毒原水的有效氯浓度。
第一实施方案的工作情况现在将通过以下步骤描述按照本发明所述本设备的第一实施方案的工作情况。
原水供给步骤首先驱动泵35将原水从图中未示出的水源送到水箱31。按照该实施方案。水源包括地下水、河水和湖水。当水32的水位上升到上水限31a时，就会启动水位检测器34产生停止泵35的第一信号。这时，由于来自水箱31的压力作用在第一检查阀41a上使配水管41上的第一检查阀41a受力后克服第一检查阀41a的弹力和来自化学剂箱36的压力而打开，同时化学液体注入管42上的第二检查阀42a在来自水箱31的压力作用下保持关闭。
这样打开的第一检查阀41a允许水箱31中的水引入到化学剂箱36中的软袋39内，由此使软袋39膨胀。然后当来自水箱31的水压变得小于第一检查阀41a的弹力和来自化学剂箱36且作用于第一检查阀41a上的压力总和时，第一检查阀41a将迅速关闭。按照本发明，可以用借助于水32在水箱31中的水位而电性工作的电磁阀来代替每个第一和第二检查阀41a和42a。
空气增压步骤软袋39膨胀时对化学剂箱36中的空气腔38内的空气连续压缩和加压直到空气腔38中的空气压力与由引入化学剂箱36中的软袋39内的水40施加到软袋39上的压力达到平衡时为止。
因这种压缩和增压使空气腔38中的空气减小的体积基本上等于引入软袋39中的水量。在设计和生产这种消毒水生产和储存设备时需要考虑因配水管41和化学液体注入管42的流体阻力和空气腔38中的空气压缩比等因素而导致的误差。
化学剂注入步骤然后，当通过供水管33向例如厨房、浴室和其它房间放出预定量的水32时，水箱31中的水32的水位下降并使水箱31的水压与水32下降的水位成比例降低。这时，化学液体注入管42上的第二检查阀42a受空气腔38中的空气压力和化学剂箱36中化学液体37的压力作用并克服第二检查阀42a的弹力而打开，从而允许化学剂箱36中的化学液体37引入到水箱31中。随后，当来自化学剂箱36且作用在第二检查阀42a上的压力减小到与第二检查阀42a的弹力及来自水箱31的压力平衡时，第二检查阀42a将在其自身弹力的作用下关闭。
引入到水箱31中的化学液体的量基本上等于化学剂箱36中空气腔38内增加的空气体积。
当水32的水位下降到水箱31中的下水限31b时，将启动水位检测器34产生第二信号以便使泵35再次驱动向水箱31提供原水。
定量分析用下列方法计算引入水箱31中的化学液体的量。
当供给水箱31的原水量相当于水箱31中上升的水位Lcm时，供给的原水使水箱31中水32的水压增加98LPa。这时，气密性密封在化学剂箱36中的空气受到压缩，所受压力与水箱31中水32的水压基本上相同。如果化学剂箱36中的空气腔38内的空气体积在空气压缩前和压缩后分别为V1和V2，而空气腔38内的空气压力在空气压缩前和压缩后分别为P1和P2，我们可以得到一个公式P＝P1+98L。如果假设空气腔38中的空气在压缩前的压力是正常压力1.01325×105PA，则可通过以下公式得出空气腔38中的空气体积减少量ΔV＝V1-V2。
P1V1＝P2V2P2＝P1+98LP1V1＝(P1+98L)V2V2＝P1V1/(98L+P1)ΔV＝V1-V2＝V1-P1V1/(98L+P1)＝98LV1/(98L+P1)P1＝1.01325×10598L+P≈P1
∴ΔV＝98LV1/P1＝LV1/1033从上述公式中可以想到供给水箱31的原水量相当于因化学剂箱36中空气腔38内的空气压缩LV1/1033cm3时上升的水位Lcm。相反，通过供水管33排出的水量相当于因空气腔38中的空气膨胀LV1/1033cm3时下降的水位Lcm，空气腔38中的空气与压缩前即供给原水前具有相同的压力。这导致了通过化学液体注入管42从化学剂箱36引入水箱31中的化学液体的体积基本上等于空气腔38中空气膨胀的体积。
如果用符号Scm2表示水箱31的底部面积，则用LScm3表示相当于水位上升Lcm时供给水箱31的原水量。当将原水供给水箱31使水位上升Lcm时，空气腔38中的空气被加压并被压缩，从而使空气腔38中的空气体积减小LV1/1033cm3。然后当为用水而从水箱31中排出的水量相当于减少Lcm水位时，将有LV1/1033cm3化学液体注入到水箱31中。
因此，当把相当于水位上升Lcm的原水量供给水箱31时，将有LV1/1033cm3的化学液体引入到水箱31中并因此使水箱31中的水32的体积增大LScm3。
根据上述事实可以理解，根据化学剂箱36中最初的空气体积V1cm3和因将水提供给水箱31和从水箱31中排出引起的水箱31中的水32的水位变化Lcm可以确定从化学剂箱36引入水箱31中的化学液体的量。还应认识到，根据水箱的底部面积Scm2和空气腔38中最初的空气体积V1cm3可以确定水箱31内水32中的化学剂浓度。虽然在以上描述中已经指出储存在化学剂箱36中的化学液体37的浓度优选在1000ppm-130000ppm的范围内，但是可以改变化学液体37的浓度以调节水箱31内水32中化学剂的浓度。水箱31内水32中化学剂的浓度优选在0.1ppm-3.0ppm的范围内。
通过上述描述可以看到，只要供给水箱31的原水量相当于水位上升Lcm的量，则引入水箱31中的化学液体将为LV1/1033cm3。此外，可以相对于供给水箱31中的原水量将化学液体37的浓度调整到恒定水平。这意味着，可以提供与在水箱31中消毒的原水量相匹配量的化学剂。只要向水箱31提供原水，则设备将自动重复地提供化学液体37。
通过我们的实验发现，在生产饮用水时要消毒100m3原水需要12升氯溶液的化学液体。
通过前面的描述可以了解到，由化学剂箱36、软袋39、配水管41和化学液体注入管42以及第一和第二检查阀41a、42a构成的结构能够完成泵的作用，由此可以用断续的方式将化学液体37引入到水箱31直到将全部化学液体送到水箱31中为止。
参照附图中的图2，其表示按照本发明所述本设备的第二优选实施方案。
图2中示出了第二实施方案所述本设备50，其包括化学剂箱56，化学剂箱56与图1中所示第一实施方案的消毒水生产和储存设备30中的化学剂箱36不同。除了化学剂箱56之外构成第二实施方案所述设备50的其它零部件与第一实施方案的设备完全相同。因此，在下文中对第二实施方案所述设备50中那些与第一实施方案的设备30相同的零部件只赋予与第一实施方案所述设备30相同的参考标号而不对其进行描述。
第二实施方案所述设备50的化学剂箱56的结构除了空气腔不设在化学剂箱56中之外其它部分的结构几乎与第一实施方案所述设备完全相同。
换句话说，化学剂箱56的全部容积内充满化学液体。此外，化学剂箱56未设置与图1所示第一实施方案所述设备30的化学剂箱36一样的压力调节阀。
本设备50没有采用上述空气腔38和压力调节阀43，而是设置了位于化学剂箱56上方和水箱31下方的化学液体指示箱51。将化学液体指示箱51设计成可容纳化学液体52和位于化学液体52上方且气密性密封的空气腔53。
本设备50还包括一个附加的化学液体注入管54，注入管54的第一端与化学剂箱56相连，而其第二端与化学液体指示箱51相连。附加的化学液体注入管54的第一端和第二端分别处于化学剂箱56的化学液体57内和化学液体指示箱51的化学液体52内。在这些条件下，可以将化学液体从化学剂箱56引入化学液体指示箱51中和借助于附加的化学液体注入管51进行相反的输送。当化学液体指示箱51中装有化学液体52时，化学剂箱56将被化学液体57填满从而使化学液体指示箱51处于化学剂箱56的上方。
化学液体指示箱51上设有压力调节阀55，其通过将空气引入化学液体指示箱51和从化学液体指示箱51中排出所说空气来实现对化学液体指示箱51中空气53之压力的调节。
下面将对具有上述结构的本设备50之化学剂箱56的工作情况进行描述。
首先向本设备50的化学剂箱56和化学液体指示箱51提供具有预定化学浓度的化学液体。将化学液体指示箱51制作成能在其中容纳预定体积的空气53。
在这些条件下，启动泵35将原水提供到水箱31中。这时，随着水箱31中水位32的升高，水箱31的水32中的水压增大。水32中水压的增加使得在第一检查阀41a受到来自水箱31的水32之水压作用而打开之后将水32通过配水管41引入化学剂箱56的软袋39中。
将水引入软袋39中后使软袋39膨胀，而且同时使化学剂箱56中的化学液体57进入化学液体指示箱51直到化学液体指示箱51中的空气压力上升并与水箱31中水32增大的水压达到平衡为止。
引入化学剂箱56内软袋39中的水量基本上等于引入化学液体指示箱51中的化学液体量。化学液体指示箱51中减小的空气53之体积基本上等于引入化学剂箱56内软袋39中的水量和引入化学液体指示箱51中的化学液体量。
另一方面，当使用了通过配水管33送入例如厨房、浴室和其它房间的预定量的水32时，水箱31中的水32的水压将随着水32的水位降低而下降。在这种情况下，由于来自化学剂箱56的化学液体的水压大于来自水箱31的水压，所以化学液体注入管42上的第二检查阀42a因受力而打开。这将使化学剂箱56中的化学液体57通过化学液体注入管42进入水箱31直到化学剂箱56中的化学液体57的水压下降到与水箱31中的水32之压力平衡为止。因此，化学剂箱56中化学液体57的水压产生的下降将使化学液体指示箱51中的化学液体52通过附加的化学液体注入管54进入化学剂箱56，从而使化学液体指示箱51中的化学液体52的水压下降。将化学液体从化学剂箱56引入水箱31的操作连续进行直到化学液体指示箱51中的空气53的压力下降到与水箱31中水32的水压达到平衡为止。
进入水箱31的化学液体的量基本上等于在化学液体指示箱51中膨胀的空气53的体积。这意味着进入水箱31中的化学液体的量基本上等于进入化学剂箱56中软袋39内的水量。
按照本发明，优选在化学液体指示箱51上设置透明窗，通过该窗可以从化学液体指示箱51的外部观察到装在内部的化学液体53的液位。
出于与第一实施方案的本设备相同的原因，应该看到，上述气密性密封的化学剂箱56、化学液体指示箱51、和软袋39共同构成了化学液体注入装置，该化学液体注入装置利用水箱31中水32的水位变化通过第二单通阀42a将预定量的化学液体从化学剂箱56注入到水箱31中，从而可在水箱31中生产和储存化学浓度保持在预定范围内的消毒水。
参照附图中的图3，其示出了按照本发明第三优选实施方案所述的本设备。
图3中所示的第三实施方案的本设备60包括化学剂箱66，该化学剂箱不同于图1中示出的第一实施方案所述消毒水生产和储存设备30中的化学剂箱36。
除了化学剂箱66之外，构成第三实施方案所述本设备60的其它零部件均与第一实施方案中设备30的零部件相同。因此，在下文中将不再描述本设备60中与第一实施方案所述设备30相同的那些零部件，而仅仅是采用了与第一实施方案所述设备30中相同的参考标号。
本设备60的化学剂箱66既没设置空气腔也没设置压力调节阀。代替空气腔和压力调节阀的是在本设备60中设置了化学液体指示箱61，该指示箱61与水箱31成并列关系并可指示储存在水箱31中的水32的水位。图3中示出的化学液体指示箱61通过附加化学液体注入管64与化学剂箱66相连，所述化学液体注入管64的第一端处于化学液体指示箱61内的化学液体62中而其第二端与化学剂箱66连通。化学液体指示箱61的优选内径范围为4mm-50mm。化学液体指示箱61与水箱31处于相同高度上。将本实施方案的化学剂箱66固定在水箱和化学液体指示箱61的下方。
下面将描述这种结构的化学剂箱66的工作情况。
假设水箱31储存的水32达到化学液体指示箱61所示Hcm的预定水位。化学剂箱66和化学液体指示箱61将充入化学液体直到化学液体指示箱61指示的水位与水箱31中水32的水位基本平齐。分别引入到化学剂箱66和化学液体指示箱61中的化学液体67和62的浓度优选范围为1000ppm-130000ppm，更优选的是1000ppm-100000ppm。
如果在上述条件下使用了通过供水管33送向例如厨房、浴室和其它房间的水箱31中预定量的水32，水箱31中水32的水位和水压将以与上述实施方案相同的方式降低。出于同样原因，化学液体67通过化学液体注入管42上的第二检查阀42a从化学剂箱66进入水箱31，直到化学液体指示箱61中的化学液体62的水位与水箱31的水位基本上平齐为止。
另一方面，当通过泵35将原水送到水箱31中时，水箱31中水32的水位和水压增加到各自预定的水平。这时，第一检查阀41a打开使水32进入化学剂箱66中的软袋39中。因水进入而使软袋39产生的膨胀将导致化学液体67从化学箱66通过附加的化学液体注入管64进入化学液体指示箱61。水32连续进入软袋39直到化学液体指示箱61中的化学液体62的水位与水箱31中水32的水位基本上平齐为止。这意味着，进入化学液体指示箱61的化学液体67的量基本上等于进入化学剂箱66内软袋39中的水量。
根据化学液体指示箱61的底面积与水箱31的底面积的关系来确定进入水箱31中的化学液体67的量。在此，假设水箱31的底面积是S1，而化学液体指示箱61的底面积是S2。由此可以认为进入水箱31中的化学液体67与送入水箱31的原水之比约为S2/S1，因此实际上进入水箱31的化学液体67可以被水箱31中的原水稀释，其稀释率约为S2/S1。稀释过程是在从将预定量的原水引入水箱31中到将预定量的且具有恒定氯溶液浓度的化学液体67引入水箱31中时的一个循环内完成的。
在希望水箱中的化学剂相对于水32的浓度约为1ppm且化学剂箱66和化学液体指示箱61中的化学液体67和62相对于化学剂的浓度约为10000ppm的情况下，水箱31的底面积与化学液体指示箱61的底面积之比优选为约10000∶1。
虽然上面已经描述过分别储存在化学剂箱66和化学液体指示箱61中的化学液体67和62的浓度优选在1000ppm-130000ppm的范围内，但是可以改变化学液体67和62相对于化学剂的浓度以便调节储存在水箱31中的水32相对于化学液体67和62的浓度。优选使储存在水箱31中的水32相对于化学剂的浓度处于0.1ppm-3.0ppm范围内。
可根据化学剂箱66和化学液体指示箱61中化学液体67和62的浓度与储存在水箱31内的水32中的化学剂浓度来确定水箱31的底面积与化学液体指示箱61的底面积之比。
出于与第一实施方案的本设备相似的原因，还应认识到，上述气密性密封的化学剂箱66、化学液体指示箱61和软袋39共同构成了化学液体注入装置，该装置利用了水箱31中水32的水位变化通过化学液体注入管上的第二单通阀42a将预定量的化学液体从化学剂箱66注入到水箱31从而在水箱31中生产和储存化学剂浓度保持在预定范围内的消毒水。
参照附图中的图4，其示出了按照本发明第四优选实施方案的本设备。
示于图4中的第四实施方案所述的本设备70包括化学剂箱76，该化学剂箱76与图3中所示第三实施方案的消毒水生产和储存设备60中的化学剂箱66不同。
除了化学剂箱76之外，构成第四实施方案所述本设备的其它零部件全部与第三实施方案的设备60相同。因此，在下文中将不再描述本设备70中与第三实施方案所述设备60相同的那些零部件，而仅仅是采用了与第三实施方案所述设备60中相同的参考标号。
第四实施方案所述设备70的化学剂箱76中没有设置上述的软袋39，而且包括一个位于化学剂箱中的分隔壁75，该分隔壁构成第一储存室77和第二储存室78，其中第一储存室储存从水箱31引入的水77a，而第二储存室78储存将要注入水箱31的化学液体78a。分隔壁75的上端与化学剂箱76的上壁相隔一定距离以便使第一和第二储存室77和78中的空气保持彼此连通，而且使化学剂箱76形成气密性密封的空气腔79，所述空气腔位于分别储存在第一和第二储存室77、78中的水77a和化学液体78a的上方。
第一储存室77适合储存从水箱31引入的水77a，其所用配水管41的第二端处于第一储存室77内的水77a中。第二储存室78适合于储存将要注入水箱31的化学液体78a，其所用化学液体注入管42的第二端处于第二储存室78内的化学液体78a中。化学剂箱76还通过附加的化学液体注入管74与化学液体指示箱71相连，附加的化学液体注入管74的第一和第二端分别处于化学液体指示箱71的化学液体中和化学剂箱76内第二储存室78的化学液体78a中。
第一储存室77通过带有第一检查阀41a的配水管41与水箱31相连，而第二储存室78通过带有第二检查阀42a的化学液体注入管42与水箱31相连。除了水管41和化学液体注入管42的第二端分别处于化学剂箱76的第一储存室77的水77a中和化学剂箱76的第二储存室78的化学液体78a中之外，由第四实施方案的配水管41、化学液体注入管42以及第一和第二检查阀41a、42a构成的结构与由第一到第三实施方案中的配水管41、化学液体注入管42、以及第一和第二检查阀41a、42a构成的结构完全相同。
加到第二储存室78内的化学液体78a中的化学剂包括氯化学剂。
下面将描述具有上述结构的第四实施方案之本设备70中化学剂箱76的工作情况。
假设在水箱31中注入预定水位的水。还假设在化学剂箱76的第二储存室78和化学液体指示箱71中加入相对于化学剂来说具有预定浓度的化学液体将使之达到由化学液体指示箱71示出的预定水位。
如果在上述条件下通过供水管33将预定量的水送到厨房、浴室和其它房间，则水箱31中水32的水位和水压将以与上述实施方案相同的方式降低。由于相同的原因，化学液体将通过化学液体注入管42上的第二检查阀42a从化学剂箱76的第二储存室78进入水箱31，直到化学液体指示箱71中的化学液体72的水位与水箱31中水32的水位基本上平齐为止。这是由于化学液体指示箱71的上板上带有图中未示出的孔，通过该孔可以将空气引入化学液体指示箱71的内部和将空气从化学液体指示箱71的内部排出。
另一方面，当通过泵35将原水送入水箱31中时，水箱31中水32的水位和水压上升到各自的预定水平。这时，检查阀41a打开使水箱31中的水进入化学剂箱76的第一储存室77。进入化学剂箱76中第一储存室77内的水使第一和第二储存室77和78上方空气腔79中的空气压缩并因此而使第二储存室78中的化学液体进入化学液体指示箱71。因为上述原因，向第一储存室77引水的操作连续进行直到化学液体指示箱71中化学液体72的水位达到与水箱31中水32的水位基本平齐为止。
然后将水送过配水管33使水箱31中水32的水位和水压下降。这时，由于与上述实施方案同样的原因，水32的水压减小并使化学剂箱76内空气腔79中的空气膨胀，由此使化学剂箱76中的化学液体通过附加的化学液体注入管74进入化学液体指示箱71。将水引入第一储存室77中的操作连续进行直到化学液体指示箱71中化学液体72的水位基本上与水箱31中水32的水位平齐为止。
在本发明的这一实施方案中，从原水引入步骤到化学液体引入步骤这一个循环中一次引入水箱31中的化学液体量基本上等于一个循环中从化学液体指示箱71引入和从化学液体指示箱71排出的化学液体量。
在此，假设化学剂箱76的空气腔79内的空气体积在压缩之前为V1，而假设化学液体指示箱71的截面面积是S2。提供给水箱31的原水量相当于水位上升Lcm的量。根据与本发明第一实施方案所述公式相同的公式可知，化学剂箱76的空气腔压缩了LV1/1033cm3，因此可根据以下公式得出将要进入水箱31中的化学液体量V0。
V0＝LS2+LV1/1033由于与上述相同的原因，进入化学液体指示箱71中的化学液体量也基本上等于进入化学剂箱76内第一储存室77中的水量。用这种方式，每当将水从水箱31引入第一储存室77时，就将化学剂箱76中预定量的化学液体引入水箱31中。
从以上描述中可以看出，由化学剂箱76、第一、第二和附加化学液体注入管41、42和74、第一和第二检查阀41a和42a、以及化学液体指示箱71构成的结构可以起到泵的作用，其用断续方式将化学液体引入水箱并且直到将全部化学液体送入水箱31为止。
出于与第一实施方案的本设备相同的原因，可以认为上述包含第一和第二储存室77、78的气密性密封的化学剂箱76和化学液体指示箱71共同构成化学液体注入装置，所述化学液体注入装置利用水箱31中水32的水位变化通过化学液体注入管上的第二单通阀42a将预定量的化学液体从化学剂箱66注入水箱31以便在水箱31中生产和储存化学深度保持在预定范围内的消毒水。
参照附图中的图5，其示出了本发明第五优选实施方案的本设备。
图5中示出的第五实施方案的本设备80包括化学剂箱86，该化学剂箱不同于图3中所示第三实施方案的设备60中的化学剂箱66。
除了化学剂箱86之外，构成第五实施方案之设备80的其它零部件与第三实施方案所述设备60中的完全相同。因此，在下文中将不再描述本设备80中与第三实施方案所述设备60相同的那些零部件而仅仅是采用了与第三实施方案所述设备60中相同的参考标号。
本设备80的化学剂箱86中没有设置上述的软袋39。代替软袋39的是，本实施方案的化学剂箱86包括第一、第二和第三箱区86a、86b和86c。
第一箱区86a通过配水管41与水箱31相连以便将水从水箱31引入第一箱区86a。第三箱区86c通过化学液体注入管42与水箱31相连以便将化学液体从第三箱区86c引入水箱31。第三箱区86c还通过附加的化学液体注入管84与化学液体指示箱81相连以便将化学液体从第三箱区86c引入化学液体指示箱81。这是由于化学液体指示箱81的上板上带有附图中未示出的孔，通过该孔可以将空气引入化学液体指示箱81和从化学液体指示箱81中排出空气。
化学剂箱86还设有与第一和第二箱区86a、86b相连的第四水管87以便将化学液体从第一箱区86a送入第二箱区86b，第四水管87的第一和第二端分别处于储存在第一和第二箱区86a、86b内的化学液体中。化学剂箱86还设有与第二和第三箱区86b、86c相连的第五水管88以便将化学液体从第二箱区86b送入第三箱区86c，第五水管88的第一和第二端分别处于储存在第二和第三箱区86b、86c内的化学液体中。
下面将描述具有上述结构的第五实施方案所述本设备80的化学剂箱86的工作情况。
假设在水箱31中充入预定水位的水。还假设在化学剂箱86的第一到第三箱区86a-86c和化学液体指示箱81中加入相对于化学剂具有预定浓度的化学液体直到化学液体指示箱81指示出预定水位。
如果在上述条件下使用了经过供水管33送到例如厨房、浴室和其它房间的预定量的水，则水箱31中水32的水位和水压将以与上述实施方案相同的方式下降。出于同样的原因，通过化学液体注入管42上的第二检查阀将化学液体从第三箱区86a引入水箱31直到化学液体指示箱81中的化学液体82的水位基本上与水箱31中水32的水位平齐为止。这是由于化学液体指示箱71的上板上有一图中未示出的孔，通过该孔可以将空气引入化学液体指示箱71的内部和从化学液体指示箱71的内部将空气排出。
另一方面，当通过泵35将原水送入水箱31中时，水箱31中水32的水位和水压上升到各自预定的水平。这时，配水管41上的第一检查阀41a打开使水箱31中的水进入化学剂箱86的第一箱区86a中。引入化学剂箱86内第一箱区86a中的水使储存在第一箱区86a中的化学液体受力后从第一箱区86a中排出并进入第二箱区86b。这样依次引入第二箱区86b中的化学液体使储存在第二箱区86b的化学液体受力后排出第二箱区86b并进入第三箱区86c。由此引入第三箱区86c中的化学液体使储存在第三箱区86c中的化学液体进入化学液体指示箱81中。将水连续引入第一箱区86a直到化学液体指示箱81中的化学液体82的水位基本上与水箱31中水32的水位平齐为止。
用这种方式，将水引入第一到第三箱区86a-86c，同时使储存在第一到第三箱区86a-86c中的化学液体浓度从第一到第三箱区86a-86c逐渐稀释。为此，化学剂箱86可以包括多个箱区以便减慢化学液体浓度的稀释。还应认识到，可以用与上述实施方案相同的方式，根据水箱31的底面积与化学液体指示箱81的底面积之比来确定进入水箱31中的化学液体的量。
出于与第一实施方案的本设备相同的原因，还应认识到，上述包含第一到第三箱区86a-86c的气密性密封的化学剂箱86和化学液体指示箱81共同构成了化学液体注入装置，该化学液体注入装置利用水箱31中水32的水位变化通过化学液体注入管上的第二单通阀42a将预定量的化学液体从化学剂箱86注入到水箱31，从而在水箱31中生产和储存化学浓度保持在预定范围内的消毒水。
参照附图中的图6，其示出了本发明所述第六优选实施方案的本设备。
图6中所示的第六实施方案的本设备90包括化学剂箱96，该化学剂箱不同于图3中所示第三实施方案的设备60中的化学剂箱66。
除了化学剂箱96之外，构成第六实施方案之设备90的其它零部件与第三实施方案所述设备60中的完全相同。因此，在下文中将不再描述第六实施方案的设备90中与第三实施方案所述设备60相同的那些零部件而仅仅是采用了与第三实施方案所述设备60中相同的参考标号。
第六实施方案的化学剂箱96中既没有设置软袋39也没有注入上述次氯酸钠溶液。代替次氯酸钠溶液，本实施方案的化学剂箱96中装有固体次氯酸钙95作为消毒化学剂。固体次氯酸钙95可以将化学液体相对于次氯酸钙的浓度减小到能够保持化学液体浓度的特定饱和水平。这意味着，既使是从水箱31向化学剂箱96供应了过量的水，化学液体相对于次氯酸钙的浓度也绝不会降低到上述饱和水平以下。
第六实施方案的化学剂箱96总是充满化学液体，而且化学剂箱96的底部放有固体次氯酸钙。化学剂箱96还包括化学液体指示箱91，化学液体指示箱通过附加的化学液体注入管94与化学剂箱96相连以便将化学液体从化学剂箱96引入化学液体指示箱91。
从以上描述可以看出，本发明所述的设备比传统设备有更多的优点，这些优点在于，当将化学液体以与供给水箱的原水量成比例地自动引入水箱中时，储存在水箱中的水可以自动保持在预定的化学浓度范围内。此外，由于这种设备结构简单、价格不高且易于安装，所以本发明所述设备适用于单个房屋等小规模建筑。
当然，本发明所述设备还可用来处理无用水例如海水、工业用水、家庭废水和需要在排放之前进行消毒的工业废水。
下面将在以下实例中描述为证明本发明的上述优点而进行的实验。
实例1下面将根据实例描述本发明，然而并不限于这些实例中表明的构思和范围。
用图2中所示的消毒水生产和储存设备来进行本实例的试验和实验。水箱用的是家庭水龙头式水设备使用的普通水箱。水箱的直径为100cm而立方体积为1m3。
化学剂箱是通过切割聚氯乙烯管(6B’)并将管的两端分别用聚氯乙烯平板盖住而制成。置于化学剂箱中的软袋由聚氯乙烯制成的海滩球构成，其直径为30cm。用于试验的海滩球是在市场上买到的。用聚氯乙烯管作为连接水箱和化学液剂箱的配水管和连接化学剂箱及压力箱的化学液体注入管。将第一检查阀设在配水管中以便调节从水箱送到化学剂箱的水，而将第二检查阀设在化学液体注入管中以便调节从化学剂箱送到水箱的化学液体。
通过切割聚氯乙烯管(4B’)和分别用聚氯乙烯平板盖住管的两端便可制得压力箱。压力箱的局部上设有用透明材料制成的视窗以便观察压力箱内的情况。
在化学剂箱内加满次氯酸溶液。同样，在压力箱内加入半箱次氯酸溶液。次氯酸溶液中氯的浓度是1％，即10000ppm。将进入化学剂箱和压力箱中的次氯酸溶液的量调整到使压力箱中的空气量保持在1000cm3。
将水箱中的水供给厨房和其它房间使水位下降到50cm。当水位下降到50cm时，将会把次氯酸溶液从化学剂箱引入水箱，引入量可用与图1所示第一实施方案使用的公式相同的下列公式计算。
引入水箱中的化学液体的量为1000×50/1033＝48(cm3)送入水箱中的原水量为50×50×3.14×50＝392500(dm3)化学剂箱中化学液的浓度为10000(ppm)×48/392500＝1.2ppm在将上述量的化学液体引入水箱中之后，由泵向水箱提供原水。由于在水箱中加入了原水，所以测得水箱中水的浓度约为0.8ppm。
比较例使用与上述实例相同结构的化学剂箱，但在配水管上不设置上述实例中用于调节从水箱到化学剂箱的水量的检查阀且在化学液体注入管上不设置用于调节从化学剂箱到水箱的化学剂量的检查阀。在该实例中使用上述化学剂箱进行以下实验。
与上述实例相同，将引入化学剂箱和压力箱中的次氯酸溶液的量调节到使压力箱中的空气量保持在1000cm3。
将水箱中的水供给厨房和其它房间使水位下降到50cm。然后将原水引入水箱，引入的原水量相当于50cm水位的水量。在配水管和化学液体注入管上没有第一和第二检查阀的情况下，既使是将水送到和储存在化学剂箱内的软袋中，引入到化学剂箱中软袋内的水也会通过配水管返回到水箱。这是由于用水后水位和水压下降的缘故。
上述实验表明，具有上述结构的实例可以向水箱提供消毒引入水箱中的原水所需的化学液体量。
实例2不管是否用图2所示消毒水生产和储存设备来生产高质量的水均可进行该试验和实验。在试验之前，通过以下步骤来准备设备。
首先通过以下步骤形成化学剂箱，所述步骤包括，沿纵向切割由聚氯乙烯制成的柱形管以形成柱形侧壁区，并把同样用聚氯乙烯制成的平顶壁区和平底壁区分别焊接到柱形壁区的顶部和底部。
在顶壁区钻孔形成孔后把用聚氯乙烯制成的海滩球装到柱形侧壁区内并使配水管穿过所述孔，所述配水管的一端与海滩球相连，其连接方式应使得配水管的通道与海滩球的内部连通。这样得到的海滩球适合作为图1中所示的软袋使用。
配水管的另一端与水箱相连，其连接方式应使得配水管的通道与水箱的内部保持连通。化学液体注入管的一端与化学剂箱相连而其另一端与水箱相连以便将化学液体引入水箱。
配水管上设有第一检查阀，该检查阀检查流过阀中的水直到水的水压上升到预定水平为止。同样，化学液体注入管上设有第二阀，该检查阀检查流过阀中的化学液体直到化学液体的水压上升到预定水平为止。
压力箱通过化学液体注入管与化学剂箱相连以便使化学液体进入化学剂箱并调节化学剂箱中空气腔内的空气压力。化学剂箱中加满化学液体。压力箱中加入半箱化学液体而且送入预定量的空气，在该例中设定为200cm3。将所述量的空气送入压力箱并通过以可控制方式与压力箱相连的调节阀进行调节。
加入化学剂箱和压力箱的化学液体是次氯酸溶液。次氯酸溶液中氯的有效浓度为10％，即，100000ppm。
下面，通过以下步骤进行消毒井水或确保高质量自来水的试验。
在直径为1m的水箱中加入井水。将化学剂箱设置在水箱下方2m处，化学剂箱中装有由有效氯浓度为10％的次氯酸溶液构成的化学液体。每当因用水和因向水箱提供原水而使水箱中的水位上升和下降时，便从化学剂箱向水箱引入在水箱中消毒一次水所需的预定量化学液体。引入化学液体的操作自动进行直到化学剂箱中的化学液体完全用完。
在上述实验过程稳定的情况下测量水箱中的水时可以发现水箱中氯的有效浓度为1.5ppm。
我们对用氯消毒水的检查是通过测量器进行的，该测量器由专门研究水中杆菌的Shibata科学技术有限公司生产。但是水中既没有发现一般杆菌也没有发现结肠杆菌。
实例3用上述实例中的设备对随时间而变的杆菌情况进行检查。结果显示雨天留在水箱内水中的氯的有效浓度确实降低到低于0.2ppm的水平。就该检查而言，在水箱中的水内氯浓度下降的情况下处理的水中既没有发现普通杆菌也没有发现结肠杆菌。我们可从这一发现中推断渗透到地下土壤里的雨水生成了不纯净的井水。
根据这一发现，压力箱中的空气量增加到500cm3时便能够使化学液体的量相对于以恒定体积引入水箱中的原水而增加。这使得水箱内水中氯的有效浓度上升到将原水完全消毒成饮用水的程度。
从以上事实中可以看出，本发明所述的设备通过调节压力箱中的空气量使水箱内水中氯的有效浓度保持在2ppm以上便可以对无论是雨水还是不能生产饮用水地区的水进行充分处理，在处理过的水中检测不到普通的杆菌和结肠杆菌。
将上述试验连续重复三个星期并发现在此期间既没检测到普通杆菌也没检测到结肠杆菌。
实例4启动实例3所示的设备供家庭从湖水和泥水中生产饮用水。从湖中和泥浆中得到的水与地下水相比通常是被污染的这一事实使我们在本实例中必须将压力箱内的空气量调高到500cm3的水平。
设备连续工作后，测量水箱内水中氯的有效浓度。结果发现，氯的有效浓度保持在2ppm以上。
从消毒水生产和储存设备的工作中得到的检查结果证明，在用本发明的设备进行消毒后，可以利用湖水和泥水作为饮用水。
权利要求
1.一种消毒水生产和储存设备，包括一个储存水的水箱，一个储存化学液体的化学剂箱，当水箱中的水位达到预定下限时向所说水箱提供原水，和当水箱中的水位达到预定上限时停止向水箱提供原水的原水提供装置，将所说水箱与所说化学剂箱彼此连接的一根配水管，该配水管带有使所说水仅沿一个方向从水箱流向化学剂箱的第一阀；将所说水箱与所说化学剂箱彼此连接的一个化学液体注入管，该化学液体注入管带有使所说化学液体仅沿一个方向从化学剂箱流向水箱的第二阀；和化学液体注入装置，其利用水在所说水箱中的水位变化通过所说第二阀将预定量的化学液体从化学剂箱注入到水箱，从而在水箱中生产和储存使化学剂浓度保持在预定范围内的水。
2.根据权利要求1所述的一种消毒水生产和储存设备，其中化学剂箱是气密性密封的，而且该化学箱包括通向所说配水管的第一容器，来自水箱的水从配水管中通过，化学箱还包括第二容器，第二容器具有预定的空气腔而且在空气腔下方储存化学液体，所说第二容器通向把来自化学剂箱的化学液体注入水箱的化学液体注入管，而且第二容器与第一容器隔开以防止第一容器中的水与第二容器中的化学液体相混合，因此，空气腔中的空气量是变化的，以便控制从水箱引入第一容器的水量和从化学剂箱注入水箱中的化学液体的量。
3.根据权利要求2所述的一种消毒水生产和储存设备，其中所说第一容器由一个软袋构成。
4.根据权利要求3所述的一种消毒水生产和储存设备，其中所说软袋用聚氯乙烯、聚乙烯、橡胶或氟碳树脂制做。
5.根据权利要求1所述的一种消毒水生产和储存设备，它还包括用于储存所说化学液体和与所说水箱成并列关系定位的化学液体指示箱，和一个附加的化学液体注入管，该注入管的一端与化学液体指示箱相连而另一端处于化学剂箱的化学液体内，因此，化学液体的量是变化的以便控制引入所说化学剂箱中的水量和注入所说水箱中的化学液体量。
6.根据权利要求1所述的一种消毒水生产和储存设备，其中化学剂箱包括至少两个彼此连通的储存室，其中一个储存室通过所说化学液体注入管和所说第二阀与所说水箱相连，而另一个储存室通过所说配水管和所说第一阀与所说水箱相连。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种消毒水生产和储存设备，其中所说第一和第二阀中的每一个均由检查阀构成。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种消毒水生产和储存设备，其中引入所说化学剂箱的所说化学剂是包含液体氯消毒剂的水溶液。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种消毒水生产和储存设备，其中引入所说化学剂箱的所说化学剂可以是固体氯消毒剂或含氯的水溶液。
10.根据权利要求5所述的一种消毒水生产和储存设备，其中所说化学液体指示箱的内径在4mm-50mm的范围内。
全文摘要
消毒和储存水生产的设备,其包括:储存水的水箱;储存化学液体的化学剂箱,所述化学液体能够消毒引入水箱中的原水,化学剂箱位于水箱下方;将水箱与化学剂箱连在一起将水从水箱送入化学剂箱的配水管;将水箱与化学剂箱连在一起并向水箱输送化学液体的化学液体注入管;和化学液体注入装置,其利用水在水箱中的水位变化通过第二阀将预定量的化学液体从化学剂箱注入到水箱从而在水箱中生产和储存使化学剂的浓度保持在预定范围内的水。
文档编号E03B11/00GK1256249SQ9912775
公开日2000年6月14日 申请日期1999年11月27日 优先权日1998年11月27日
发明者浜野利胜 申请人:三岛光产株式会社