Водный фильтр

Водный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Устройство обработки воды для обработки необработанной питьевой воды.

Уровень техники

Вода может содержать много различных видов загрязняющих веществ, включающих в себя, например, частицы, вредные химикаты и микробиологические организмы, такие как бактерии, паразиты, протозоа и вирусы. В ряде обстоятельств эти загрязняющие вещества должны быть удалены, прежде чем воду можно будет использовать. Любые вредные загрязняющие вещества должны быть удалены из воды, прежде чем она станет питьевой, т.е. пригодной для потребления.

В неразвитых странах есть смертельные последствия, ассоциирующиеся с контактом с загрязненной водой. В то же время существуют несколько факторов, которые вносят вклад в загрязненную воду, включающие в себя: возрастающие плотности населения, возрастающую нехватку водных ресурсов, отсутствие сооружений для фильтрования воды и зачастую отсутствие электричества (в том числе аккумуляторов, которые слишком дороги). В некоторых случаях дома, находящиеся рядом друг с другом в одной и той же географической местности, могут иметь большие различия в давлении имеющейся в их распоряжении необработанной питьевой воды. Также для источников питьевой воды привычно располагаться на близком расстоянии от человеческих и животных отходов, так что микробиологическое загрязнение является крупным поводом для беспокойства в отношении здоровья. В результате водного микробиологического загрязнения согласно оценкам ежегодно умирают шесть миллионов человек, половина из которых - дети в возрасте до 5 лет.

В 1987 году Управление по охране окружающей среды США (ЕРА) выпустило «Руководящий стандарт и протокол для тестирования микробиологических очистителей воды». Протокол устанавливает минимальные требования в отношении эффективности устройств фильтрования питьевой воды, которые разрабатываются для снижения отдельных вредных для здоровья загрязняющих веществ в общественных или частных источниках воды. Требования заключаются в том, что фильтрат из источника подачи воды показывает 99,99% (или эквивалентно 4 log) удаления вирусов и 99,9999% (или эквивалентно 6 log) удаления бактерий по сравнению с начальным уровнем. Согласно протоколу ЕРА в случае вирусов концентрация на входе должна быть 1×10⁷ вирусов на литр, а в случае бактерий концентрация на входе должна быть 1×10⁸ бактерий на литр. Из-за преобладания Eschericia coli (E.coli, бактерия) в запасах воды и рисков, связанных с ее потреблением, этот микроорганизм используется в качестве бактерии в большинстве исследований. Подобным же образом, бактериофаг MS-2 (или просто фаг MS-2), как правило, используется как репрезентативный микроорганизм при удалении вирусов, потому что его размер и форма (т.е. примерно 26 нм и икосаэдрическая форма) сходны со многими вирусами. Таким образом, способность фильтра удалять бактериофаг MS-2 демонстрирует его способность удалять другие вирусы.

Таким образом, некоторые из задач включают в себя обеспечение устройства водного фильтра, который может обеспечивать среднее домашнее хозяйство адекватным дневным запасом воды, пригодным для питья и приготовления пищи, когда необработанная питьевая вода загрязнена вирусами и бактериями, вода имеется в недостаточном количестве, электричество и аккумуляторы недоступны, когда существуют большие различия в давлении воды в пределах одной и той же географической местности и когда есть периоды отсутствия давления воды.

Сущность изобретения

Устройство водного фильтра для обработки необработанной питьевой воды, содержащее соединитель для обеспечения жидкостной связи между устройством водного фильтра и источником необработанной питьевой воды. Устройство водного фильтра может содержать водный фильтр низкого давления в жидкостной связи с соединителем. Водный фильтр может содержать фильтрующий воду материал. Водный фильтр может содержать F-BLR больше, чем примерно 2 log. Устройство водного фильтра может содержать корпус хранения в жидкостной связи с водным фильтром низкого давления. Устройство водного фильтра может содержать автоматический отсечной клапан в жидкостной связи с корпусом хранения. Устройство водного фильтра может содержать дозатор в жидкостной связи с корпусом хранения. Обработанная питьевая вода может поступать в корпус хранения со скоростью по меньшей мере примерно 5 мл/мин, но не выше, чем примерно 2000 мл/мин, до активации автоматического отсечного клапана, так что поток обработанной питьевой воды в корпус хранения приостанавливается. Устройство водного фильтра может быть неэлектрическим устройством водного фильтра.

Способ обработки необработанной питьевой воды низкого давления может содержать обеспечение устройства водного фильтра низкого давления. Устройство водного фильтра низкого давления может содержать соединитель для соединения с источником необработанной питьевой воды. Устройство водного фильтра низкого давления может содержать мезопористые активированные частицы углерода и корпус хранения. Способ может далее содержать перекачку необработанной питьевой воды низкого давления из источника необработанной питьевой воды низкого давления через водный фильтр низкого давления. Необработанная питьевая вода низкого давления может содержать вирусы и бактерии, так что среднее время контакта жидкости составляет более чем примерно 2 секунды. Водный фильтр может содержать F-BLR больше, чем примерно 2 log и F-VLR больше, чем примерно 1 log. Способ может также содержать наполнение корпуса хранения обработанной питьевой водой со скоростью больше, чем примерно 5 мл/мин.

Способ встраивания модульного устройства водного фильтра для обработки необработанной питьевой воды. Способ может содержать обеспечение блока модульного устройства водного фильтра. Блок модульного устройства водного фильтра может содержать водный фильтр низкого давления для обработки необработанной питьевой воды. Водный фильтр низкого давления может содержать фильтрующий воду материал и автоматический отсечной клапан для приостановки потока обработанной питьевой воды. Способ может также содержать встраивание модульного устройства водного фильтра в корпус хранения для хранения обработанной питьевой воды. Модульное водное устройство может быть неэлектрическим устройством водного фильтра.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является перспективным видом в разобранном состоянии устройства водного фильтра.

Фиг.2А является перспективным видом соединителя устройства водного фильтра по фиг.1 в «открытом положении» и частичным видом шланга соединителя устройства водного фильтра по фиг.1.

Фиг.2В является перспективным видом в разобранном состоянии водного фильтра в устройстве водного фильтра по фиг.1 и частичным видом шланга соединителя устройства водного фильтра по фиг.1.

Фиг.3 является перспективным видом в разобранном состоянии водного фильтра в устройстве водного фильтра по фиг.1.

Фиг.4 является видом снизу устройства водного фильтра по фиг.1.

Фиг.5 является видом сбоку в поперечном сечении устройства водного фильтра по фиг.1, взятым по линии А-А, причем регулятор потока изображен как Деталь-А.

Фиг.6 является частичным видом сбоку в поперечном сечении альтернативного варианта осуществления устройства водного фильтра по фиг.1, взятым по линии А-А, в котором образовано отверстие сквозь сосуд фильтра.

Фиг.7 является перспективным видом в разобранном состоянии управляющей головки устройства водного фильтра по фиг.1.

Фиг.8 является перспективным видом альтернативного варианта осуществления устройства водного фильтра по фиг.1, в котором скоба настенного крепления зафиксирована на стене.

Фиг.9 является перспективным видом в разобранном состоянии управляющей головки, водного фильтра и сосуда фильтра устройства водного фильтра по фиг.1.

Подробное описание изобретения

I. Определения

Как используется здесь, фраза «активированные частицы углерода» и их производные предназначены для обозначения частиц углерода, которые подверглись процессу, в котором карбонизированная субстанция делается более пористой.

Как используется здесь, термин «активация» и его производные предназначены для обозначения процесса, в котором карбонизированная субстанция делается более пористой.

Как используется здесь, фраза «активированные частицы углерода» или «активированные фильтрующие частицы углерода» и их производные предназначены для обозначения частиц углерода, которые подверглись процессу активации.

Как используется здесь, фразы «среднее время пребывания жидкости» и(или) «среднее время контакта жидкости» относятся к среднему времени, в течение которого жидкость находится в контакте с фильтрующими частицами внутри фильтра, по мере того как проходит сквозь фильтрующий материал, и рассчитываются как отношение объема пор фильтрующего материала к скорости потока жидкости.

Как используется здесь, фраза «осевой поток» относится к потоку сквозь плоскую поверхность и перпендикулярно к этой поверхности.

Как используется здесь, термин «основной» предназначен для обозначения фильтрующих частиц с точкой нулевого заряда выше 7.

Как используется здесь, термин «одноразовый» обозначает фильтр, разработанный и произведенный для обработки от примерно 50 до примерно 200 галлонов необработанной питьевой воды или для обработки от примерно 30 дней до примерно 120 дней.

Как используется здесь, фраза «лицевая площадь» относится к площади фильтрующего материала, первоначально открытой для поступающей в фильтр воды. Например, в случае фильтров осевого потока лицевая площадь - это площадь сечения фильтрующего материала на входе жидкости, а в случае фильтра радиального потока лицевая площадь - это наружная площадь фильтрующего материала.

Как используется здесь, термин «логарифмическое удаление бактерий фильтром (F-BLR)» относится к способности фильтра удалять бактерии после потока первых 2000 объемов пор фильтрующего материала. F-BLR определяется и вычисляется как: F-BLR=-log [(концентрация Е. coli на выходе)/(концентрация Е. coli на входе)], где «концентрация Е. coli на входе» устанавливается примерно 1×10⁸ CFU/литр постоянно в течение теста, а «концентрация Е. coli на выходе» измеряется после потока примерно в 2000 объемов пор фильтрующего материала через фильтр. F-BLR имеет единицы «log» (где «log» - это логарифм). Отметим, что если концентрация на выходе ниже предела обнаружения в методе, используемом для оценки, то концентрация на входе для расчета F-BLR считается пределом обнаружения. Также отметим, что F-BLR измеряется без применения химических агентов, которые обеспечивают бактерицидные эффекты.

Как используется здесь, фраза «глубина фильтрующего материала» относится к линейному расстоянию, которое проходит поступающая в фильтр вода от входа до выхода фильтрующего материала. Например, в случае фильтров осевого потока глубина фильтра - это толщина фильтрующего материала, а в случае фильтра радиального потока глубина фильтра - это половина разности между внешним и внутренним диаметром фильтрующего материала.

Как используется здесь, фраза «объем пор фильтрующего материала» относится к общему объему межчастичных пор в фильтрующем материале с размерами более 0,1 нм.

Как используется здесь, фраза «общий объем фильтрующего материала» относится к сумме межчастичных объемов пор и объема, занимаемого фильтрующими частицами.

Как используется здесь, фраза «фильтрующая частица» предназначена для обозначения отдельного элемента или части, которые используются для образования по меньшей мере части фильтрующего материала. Например, волокно, гранула, шарик и т.д. считаются фильтрующими частицами в данной заявке.

Как используется здесь, фразы «пористость фильтра» и (или) «пористость фильтрующего слоя» относятся к отношению объема пор фильтрующего материала к общему объему фильтрующего материала.

Как используется здесь, фраза «логарифмическое удаление вирусов фильтром (F-VLR)» относится к способности фильтра удалять вирусы после потока первых 2000 объемов пор фильтрующего материала. F-VLR определяется и вычисляется как: F-VLR=-log [(концентрация MS-2 на выходе)/(концентрация MS-2 на входе)], где «концентрация MS-2 на входе» устанавливается примерно 1×10⁷ PFU/литр постоянно в течение теста, а «концентрация MS-2 на выходе» измеряется после потока примерно в 2000 объемов пор фильтрующего материала через фильтр. F-VLR имеет единицы «log» (где «log» - это логарифм). Отметим, что если концентрация на выходе ниже предела обнаружения в методе, используемом для оценки, то концентрация на входе для расчета F-VLR считается пределом обнаружения. Также отметим, что F-VLR измеряется без применения химических агентов, которые обеспечивают вируцидные эффекты.

Как используется здесь, термин «низкое давление» обозначает от примерно 1 фунта на квадратный дюйм (здесь «psi») до примерно 20 psi.

Как используется здесь, термин «водный фильтр низкого давления» обозначает водный фильтр, который вырабатывает от примерно 5 миллилитров в минуту (здесь «мл/мин») до примерно 400 мл/мин обработанной питьевой воды, когда источник необработанной питьевой воды находится под давлением по меньшей мере примерно 1 psi.

Как используется здесь, термин «макропора» предназначен для обозначения внутричастичной поры, имеющей ширину или диаметр свыше 50 нм (или эквивалентно 500 Å).

Как используется здесь, термин «мезопора» предназначен для обозначения внутричастичной поры, имеющей ширину или диаметр между 2 нм и 50 нм (или эквивалентно между 20 Å и 500 Å).

Как используется здесь, термин «устройство водного фильтра низкого давления» обозначает устройство водного фильтра, которое вырабатывает от примерно 5 мл/мин до примерно 400 мл/мин обработанной питьевой воды, когда источник необработанной питьевой воды находится под давлением по меньшей мере примерно 1 psi.

Как используется здесь, фраза «мезопористая активированная фильтрующая частица углерода» относится к активированной фильтрующей частице углерода, у которой сумма объемов мезопор и макропор может быть выше 0,12 миллилитров на грамм (здесь «мл/г»).

Как используется здесь, фраза «мезопористая и основная активированная фильтрующая частица углерода» предназначена для обозначения активированной фильтрующей частицы углерода, у которой сумма объемов мезопор и макропор может быть выше 0,12 мл/г и которая имеет точку нулевого заряда выше 7.

Как используется здесь, фраза «мезопористая, основная восстановленная кислородом активированная фильтрующая частица углерода» предназначена для обозначения активированной фильтрующей частицы углерода, у которой сумма объемов мезопор и макропор может быть выше 0,12 мл/г и которая имеет заряд нулевой точки выше 7 и имеет процент по весу технического кислорода 1,5% или менее.

Как используются здесь, термины «микроорганизм», «микробиологический организм» и «патоген» используются, заменяя друг друга. Эти термины относятся к различным типам микроорганизмов, которые могут характеризоваться как бактерии, вирусы, паразиты, протозоа и микробы.

Как используется здесь, термин «микропора» предназначен для обозначения внутричастичной поры, имеющей ширину или диаметр менее 2 нм (или эквивалентно 20 Å).

Как используется здесь, термин «объем микропор» и его производные предназначены для обозначения объема всех микропор. Объем микропор рассчитывается из объема азота, адсорбированного при относительном давлении 0,15 с использованием процесса Brunauer, Emmett and Teller (здесь "BET"; стандарт ASTM D4820-99) - процесса, общеизвестного в технике.

Как используется здесь, термин «неэлектрическое устройство водного фильтра» обозначает устройство водного фильтра, которое не использует переменный или постоянный ток для увеличения давления воды.

Как используется здесь, фраза «точка нулевого заряда» предназначена для обозначения рН, выше которого общая поверхность частиц углерода отрицательно заряжена. Общеизвестная тестовая процедура для определения точки нулевого заряда излагается ниже.

Как используется здесь, фраза «распределение размеров пор в диапазоне мезопор» предназначена для обозначения распределения размеров пор, рассчитанных как в процессе Barrett, Joyner, and Halenda (BJH) - процессе, общеизвестном среди специалистов.

Как используется здесь, фраза «радиальный поток», как правило, относится к потоку сквозь по существу цилиндрические или по существу конические поверхности и перпендикулярному к этим поверхностям.

Как используются здесь, фраза «сумма объемов мезопор и макропор» и ее производные предназначены для обозначения объема всех мезопор и макропор. Сумма объемов мезопор и макропор равна разности между общим объемом пор и объемом микропор или эквивалентно рассчитывается из разности между объемами азота, адсорбированными при относительных давлениях 0,9814 и 0,15 с помощью процесса BET (стандарт ASTM D4820-99) - процесса, общеизвестного среди специалистов.

Как используется здесь, термин «самонаполняемый» обозначает устройство водного фильтра, которое перестает обрабатывать необработанную питьевую воду автоматически, как только корпус хранения наполнен до заранее заданного уровня.

Как используется здесь, термин «удельная площадь внешней поверхности» предназначен для обозначения общей площади внешней поверхности на единицу массы фильтрующих частиц, что будет обсуждаться более подробно ниже.

Как используется здесь, термин «общая площадь внешней поверхности» предназначен для обозначения общей геометрической площади внешней поверхности одной или более фильтрующих частиц, что будет обсуждаться более подробно ниже.

Как используется здесь, термин «необработанный» обозначает воду, которая не была обработана с использованием устройства водного фильтра, описанного здесь.

Как используется здесь, термин «водный фильтр» или «фильтр» относится к структурам и механизмам соответственно для удаления и нейтрализации загрязнителей путем, например, одного или нескольких из следующего: исключение по размеру, электролиз, абсорбция, адсорбция, окисление, восстановление, химическая дезинфекция, ионный обмен и т.д.

Как используются здесь, фраза «материал водного фильтра» или «фильтрующий материал» предназначена для обозначения совокупности фильтрующих частиц. Совокупность фильтрующих частиц, образующая фильтрующий материал, может быть либо гомогенной, либо гетерогенной. Фильтрующие частицы могут быть равномерно или неравномерно распределены (например, слои разных фильтрующих частиц) внутри фильтрующего материала. Фильтрующие частицы, образующие фильтрующий материал, также не обязательно должны быть идентичной формы или размера и могут обеспечиваться либо в свободной, либо в сцепленной форме.

II. Устройство водного фильтра

Числа с одинаковыми последними тремя цифрами представляют одинаковые или сходные элементы по всем чертежам (например, 122, 1122, 2122 или 020, 1020, 2020).

Как показано на фиг.1, вариант осуществления изобретения может быть устройством 20 водного фильтра, которое может содержать соединитель 22 для соединения с источником необработанной питьевой воды, шланг 24 соединителя для приведения соединителя 22 и управляющей головки 34 в жидкостную связь, водный фильтр 26 для обработки необработанной питьевой воды, сосуд 28 фильтра для содержания водного фильтра 26, корпус 30 хранения для хранения обработанной питьевой воды, обработанной водным фильтром 26, крышку 32 корпуса хранения для накрывания корпуса 30 хранения, дозатор 36 для разлива обработанной питьевой воды, хранящийся в корпусе 30 хранения, скоба 38 настенного крепления для крепления устройства 20 водного фильтра, регулятор 39 потока (показан на фиг.5) для управления потоком питьевой воды через устройство 20 водного фильтра и (или) дисплей 40 срока службы для отображения срока службы водного фильтра 26.

А. Шланг

Как показано на фиг.1, шланг 24 соединителя может жидкостно соединять соединитель 22 и управляющую головку 34. Шланг 24 соединителя может быть различной длины и диаметра. Шланг 24 соединителя может быть изготовлен из одного или нескольких из множества материалов, включающих в себя - но не ограничивающихся ими - один пластик или их комбинацию, и т.д.

В. Соединитель

Как показано на фиг.2А и 2В, соединитель 22 может содержать тело 42 соединителя, ручку 44 соединителя, клапан, входное отверстие 46 соединителя, первое выходное отверстие 48 соединителя и второе выходное отверстие 50 соединителя. Входное отверстие 46 соединителя может быть разъемным образом (например, прикреплено трением, прикреплено резьбой, прикреплено болтом, прикреплено винтом, закреплено, пристегнуто, прищелкнуто и т.д.) или постоянным образом (например, сплавлено, склеено, припаяно, приварено, приварено горячей плитой и т.д.) соединено с источником необработанной питьевой воды (например, водопроводным краном городского типа, линией под раковиной, установленным на крыше резервуаром и т.д.) для введения необработанной питьевой воды в устройство 20 водного фильтра. Первое выходное отверстие 48 соединителя может быть соединено со шлангом 24 соединителя. Второе выходное отверстие 50 соединителя также может иметь резьбу для присоединения аэратора, быстро разъединяющегося крепления для посудомоечной машины и т.д. Ручка 44 соединителя может использоваться для направления (путем поворота на 90 градусов) потока необработанной питьевой воды таким образом, что пользователь может выбирать между немедленным использованием необработанной питьевой воды через второе выходное отверстие 50 соединителя («открытое положение», показанное на фиг.2А) и обработкой необработанной питьевой воды через первое выходное отверстие 48 соединителя («закрытое положение», показанное на фиг.2В).

Соединитель 22 может быть изготовлен из одного или нескольких из множества материалов, включающих в себя - но не ограничивающихся ими - один пластик или их комбинацию, металлы или их сплавы, стекловолокно и т.д.

С. Водный фильтр

Как показано на фиг.3, водный фильтр 26 может содержать корпус 52 фильтра, входное отверстие 54 фильтра, выходное отверстие 56 фильтра и материал 58 водного фильтра. Далее, как описано в патентной заявке США №60/473.271, водный фильтр 26 может иметь первую трубку 60, вторую трубку 62 (которая может поддерживаться ребрами 63) и третью трубку 64 (более детально объяснено ниже, см. фиг.6).

Корпус 52 фильтра может покрывать конечные части материала 58 водного фильтра. Корпус 52 фильтра может быть цилиндрическим, однако он может иметь различную форму и размер. Корпус 52 фильтра может быть изготовлен из одного или нескольких из множества материалов, включающих в себя - но не ограничивающихся ими - один пластик или их комбинацию, металлы или их сплавы, стекловолокно и т.д. Альтернативно корпус 52 фильтра может образовывать четкий отсек, который содержит материал 58 водного фильтра.

Входное отверстие 54 фильтра может быть частью открытого материала 58 водного фильтра (например, частью угольного блока), или предварительным фильтром 120, покрытым корпусом 52 фильтра с обоих концов. То есть вода может поступать в водный фильтр 26 через открытую часть материала 58 водного фильтра или через предварительный фильтр 120.

Выходное отверстие 56 фильтра может быть круглым отверстием, концентрическим и коаксиальным с продольной осью 68 водного фильтра 26. Входное отверстие 54 фильтра и выходное отверстие 56 фильтра могут быть различного размера и ориентированы любым образом, который лучше всего служит применению. Таким образом, входное отверстие 54 фильтра и выходное отверстие 56 фильтра могут быть расположены рядом (например, делить одно и то же отверстие), по соседству (например, делить одну и ту же поверхность или один и тот же конец) или на удалении друг от друга (например, располагаться на противоположных концах).

Материал 58 водного фильтра может содержаться внутри корпуса 52 фильтра. Материал 58 водного фильтра может быть в форме блока, при этом блок материала 58 водного фильтра может иметь сердцевинную область 70.

Примеры материала 58 водного фильтра описаны в патентах США №№2.167.225, 2.335.458, 4.172.796, 4.493.772, 4.764.274, 4.025.438, 4.094.779, 5.679.248, 6.274.041, 6.337.015 и в патентных заявках США №09/935.810, 09/935.962, 09/628.632, 09/832.581, 09/832.580, 09/736.749, 09/574.456, 09/564.919 и 09/347.223. Например, материал водного фильтра может включать в себя - но не ограничивается ими - один или комбинацию углеродов (например, активированный углерод, включая основной мезопористый древесный активированный углерод, такой как трубка пористого углерода, или блок пористого углерода, или порошок углерода, или частицы, спеченные с полимерным связующим веществом и т.д.), ионообменный материал (например, в форме шариков смолы, плоских фильтрационных мембран, волокнистых фильтрационных структур и т.д.), цеолитовые частицы или покрытия (например, насыщенные серебром), полиэтилен или микроволокнистые либо полученные выдуванием из расплава стеклянные сети с измененным зарядом, окись глинозема, диатомовая земля и т.д.

Материал 58 водного фильтра может содержать от примерно 7 граммов (здесь «г») до примерно 600 г, от примерно 15 г до примерно 300 г, или от примерно 30 г до примерно 170 г активированных частиц углерода (как описано в патентных заявках США №№10/464.210 и 10/464.209) для обработки необработанной питьевой воды низкого давления. Активированные частицы углерода могут иметь объемную плотность от примерно 0,2 г/мл до примерно 0,8 г/мл, от примерно 0,3 г/мл до примерно 0,7 г/мл, или от примерно 0,35 г/мл до примерно 0,65 г/мл. Активированный углерод может быть сформирован в блоки с помощью процессов, описанных в патентах США №№4.664.673; 4.859.386; 5.019.311; 5.189.092; 5.249.948; 5.679.248; 5.679.248; 5.928.588; 5.976.432; и в заявке WO 98/43796 в соответствии со следующими спецификациями блоков активированного углерода:

Скорость потока: от примерно 5 мл/мин до примерно 100 мл/мин на дюйм длины блока при 10 psi.

Целевое время наполнения: от примерно 20 минут до примерно 10 часов для 3000 мл обработанный питьевой воды при 10 psi.

Размеры:

Длина блока: от примерно 2 дюймов до примерно 6 дюймов.

Внешний диаметр: от примерно 1,5 дюймов до примерно 4 дюймов.

Внутренний диаметр: от примерно 0,3 дюймов до примерно 1 дюйма.

Минимальное среднее время контакта жидкости: по меньшей мере примерно 3 секунды.

Материал 58 водного фильтра, содержащий активированные частицы углерода, может давать устройству 20 водного фильтра возможность обрабатывать примерно 100% всей необработанной питьевой воды, поступающей в устройство 20 водного фильтра через соединитель 22. Единственная вода, которая может быть потеряна (то есть которая поступает в устройство 20 водного фильтра и не обрабатывается) - это та вода, которая может остаться в соединителе 22, шланге 24 соединителя и сосуде 28 фильтра, когда сосуд 28 фильтра извлекается для замены водного фильтра 26 (потерянная вода может составлять менее чем 0,5% по сравнению с объемом необработанной питьевой воды, обработанной водным фильтром 26 в течение его срока службы). Таким образом, примерно вся (100%) необработанная питьевая вода, которая поступает в устройство 20 водного фильтра через упомянутый соединитель 22, доступна для питья из корпуса 30 хранения.

Как упомянуто выше, водный фильтр 26 может также содержать предварительный фильтр 120. Предварительный фильтр 120 может предотвращать засорение материала 58 фильтра, особенно в географических местностях, где существует высокий уровень частичного или органического загрязнения (включающего в себя бактериальный шлам). Предварительный фильтр 120 может включать в себя - но не ограничиваться ими - один или комбинацию полипропилена, полученного выдуванием из расплава, нетканого полимера, микро-стекловолокна, нетканого целлюлозного фильтрующего материала и т.д. Предварительный фильтр 120 может состоять из одного или множества слоев.

Водный фильтр 26 может иметь F-BLR более чем примерно 2 log, более чем примерно 3 log, более чем примерно 4 log и более чем примерно 6 log, a F-VLR может быть более чем примерно 1 log, более чем примерно 2 log, более чем примерно 3 log и более чем примерно 4 log. Далее, водный фильтр 26 может, в дополнение к указанным выше F-BLR/F-VLR, иметь производительность от примерно 5 мл/мин до примерно 2000 мл/мин, от примерно 25 мл/мин до примерно 1000 мл/миг, или от примерно 50 мл/мин до примерно 400 мл/мин, при обработке необработанной питьевой воды низкого давления.

(i) Пример 1 материала водного фильтра

Примерно 18,3 г мезопористого Nuchar® RGC и основного активированного порошка углерода (с D_V.0,5 равным примерно 45 нм) от компании MeadWestvaco Corp. города Ковингтон, Вирджиния, смешивается с примерно с 7 г связующего вещества из полиэтилена низкой плотности (LDPE) FN510-00 Microthene® компании Equistar Chemicals, Inc. города Цинциннати, Огайо, и примерно 2 г 70 алюмосиликатного порошка Alusil® компании Selecto, Inc., города Норкросс, Джорджия. Смешанные порошки затем переливаются в круглую алюминиевую форму с внешним диаметром примерно 3 дюйма (примерно 7,62 сантиметра (здесь «см»)) и глубиной примерно 0,5 дюймов (примерно 1,27 см). Форма закрывается и помещается в нагретый пресс с пластинами, удерживаемыми при температуре примерно 204°С в течение 1 ч. Затем форме позволяют остыть до комнатной температуры, открывают ее и вынимают фильтр осевого потока. Характеристики фильтра следующие: площадь поверхности: примерно 45,6 квадратных сантиметров (здесь «см²»); глубина фильтра: примерно 1,27 см; общий объем фильтра: примерно 58 мл; пористость фильтра (для пор свыше примерно 0,1 нанометра (здесь «нм»)): примерно 0,43; и объем пор материала фильтра (для пор свыше примерно 0,1 нм): примерно 25,5 мл (при измерении ртутным порозиметром).

(ii) Материал водного фильтра, пример 2

Примерно 26,2 г кокосового микропористого и основного активированного порошка углерода (с D_V.0,5 равным примерно 92 нм) смешивается с примерно с 7 г связующего вещества из полиэтилена низкой плотности (LDPE) FN510-00 Microthene® компании Equistar Chemicals, Inc. города Цинциннати, Огайо, и примерно 2 г алюмосиликатного порошка Alusil® компании Selecto, Inc., города Норкросс, Джорджия. Смешанные порошки затем переливаются в круглую алюминиевую форму с внешним диаметром примерно 3 дюйма (примерно 7,62 см) и глубиной примерно 0,5 дюймов (примерно 1,27 см). Форма закрывается и помещается в нагретый пресс с пластинами, удерживаемыми при температуре примерно 204°С в течение 1 ч. Затем форме позволяют остыть до комнатной температуры, открывают ее и вынимают фильтр осевого потока. Характеристики фильтра следующие: площадь поверхности: примерно 45,6 см²; глубина фильтра: примерно 1,27 см; общий объем фильтра: примерно 58 мл; пористость фильтра (для пор свыше примерно 0,1 нм): примерно 0,44; и объем пор материала фильтра (для пор свыше примерно 0,1 нм): примерно 25,5 мл (при измерении ртутным порозиметром).

D. Сосуд фильтра

Как показано ранее на фиг.1, сосуд 28 фильтра может иметь форму для окружения водного фильтра 26 (который может быть соединен с управляющей головкой 34, как показано на фиг.5 и как описано в заявке США №60/473.271) и для разъемного соединения (например, прикреплено трением, прикреплено резьбой, прикреплено болтом, прикреплено винтом, закреплено, пристегнуто, прищелкнуто, и т.д.) и жидкостной герметизации с управляющей головкой 34 или другой частью устройства 20 водного фильтра таким образом, что сосуд 28 фильтра может быть в жидкостной связи с управляющей головкой 34. Уплотнительные кольца, u-образные манжеты, другие эластомерные перемычки или прокладки и т.д. (не показаны) могут быть использованы для достижения жидкостной герметизации. Сосуд 28 фильтра может быть «легко открываемым», так что среднестатистический взрослый способен присоединять и отсоединять его от управляющей головки 34, используя только свои руки (то есть без каких-либо инструментов), так что только от примерно 5 дюйм-фунтов (здесь «дюйм-ф») до примерно 100 дюйм-ф, от примерно 7 дюйм-ф до примерно 50 дюйм-ф или от примерно 10 дюйм-ф до примерно 30 дюйм-ф вращающего момента требуется для его открытия. Альтернативно сосуд 28 фильтра может быть полностью или частично вынут из устройства 20 водного фильтра путем нажатия кнопки (не показана), так что кнопка отпускает фиксатор (не показан) или петлю (не показана), которая держит сосуд 28 фильтра в прикрепленном положении к устройству 20 водного фильтра. Кнопка может альтернативно воздействовать или вызывать воздействие сосуда 28 фильтра, так что он отсоединяет фиксатор или петлю.

Сосуд 28 фильтра может быть в форме капсулы, иметь открытый первый конец 76, закрытый второй конец 78 и внутренний объем 80. Сосуд 28 фильтра может быть изготовлен из одного или нескольких из множества материалов, включающих в себя - но не ограничивающихся ими - один пластик или их комбинацию, металлы и их сплавы, стекловолокно и т.д.

Сосуд 28 фильтра может иметь продольную ось 82 и может быть ориентирован вертикально при присоединении к управляющей головке 34. Далее, как показано на фиг.4, сосуд 28 фильтра может быть расположен в передней части и (или) в комбинации передней и боковой частей, областях А2, A3 и А4 (то есть примерно передние 75% устройства 20 водного фильтра) напротив задней части, области А1 (то есть примерно задних 25% устройства 20 водного фильтра).

Расположение спереди или сбоку и (или) легкое открытие могут повысить удобство смены водного фильтра 26 для потребителя. Дополнительно, чем меньше элементов потребителю приходится разбирать, чтобы сменить водный фильтр 26, тем меньше вероятность загрязнения внутренних частей устройства 20 водного фильтра. Когда сосуд 28 фильтра расположен спереди и (или) сбоку и легко открывается, он может быть присоединен и (или) отделен, и фильтр 26 может быть заменен таким образом, что устройство 20 водного фильтра может остаться в том же положении, как и при использовании потребителем (что может нормально быть с дозатором 36 по направлению к пользователю, и может включать в себя крепление устройства 20 водного фильтра на стене или его помещение на поверхности прилавка).

Внутренний объем сосуда 28 фильтра может быть от примерно 75 миллилитров (здесь «мл») до примерно 3000 мл, от примерно 150 мл до примерно 2000 мл, или от примерно 300 мл до примерно 1500 мл. Как показано на фиг.5, расстояние L1, высота сосуда 28 фильтра, может быть от примерно 5 сантиметров (здесь «см») до примерно 75 см, от примерно 7 см до примерно 50 см или от примерно 10 см до примерно 25 см. Диаметр сосуда 28 фильтра может быть от примерно 2 см до примерно 40 см, от примерно 4 см до примерно 20 см или от примерно 6 см до примерно 12 см.

Высота сосуда 28 фильтра (или водного фильтра 26 в случае использования корпуса 52 фильтра в качестве сосуда 28 фильтра) может быть менее 75%, менее 50%, или менее 25% высоты устройства 20 водного фильтра (расстояние L2, высота устройства 20 водного фильтра, может быть от примерно 5 см до примерно 80 см, от примерно 10 см до примерно 40 см, или от примерно 20 см до примерно 30 см). Таким образом, если устройство 20 водного фильтра устанавливается на плоской поверхности (например, на поверхности прилавка), дно сосуда 28 фильтра (или водного фильтра 26 в случае использования корпуса 52 фильтра в качестве сосуда 28 фильтра) может быть от примерно 1 мм до примерно 70 мм, от примерно 3 до примерно 50 мм или от примерно 5 до примерно 25 мм от плоской поверхности, так что сосуд 28 фильтра (или водный фильтр 26 в случае, когда корпус 52 фильтра используется как сосуд 28 фильтра) может легко извлекаться из устройства 20 водного фильтра.

Альтернативно, как описано в патентной заявке США №10/424.200, сосуд 28 фильтра может полностью заключать в себе водный фильтр 26 таким образом, что водный фильтр 26 физически соединяется с сосудом 28 фильтра, и сосуд 28 фильтра физически соединяется с управляющей головкой 34, обеспечивая сосуду 28 фильтра и водному фильтру 26 жидкостную связь с управляющей головкой 34. Такой сосуд 28 фильтра может вместо открытого первого конца 76 иметь одно или несколько меньших отверстий, которые обеспечивают ему жидкостную связь с управляющей головкой 34.

Альтернативно корпус 52 фильтра может использоваться как сосуд 28 фильтра таким образом, что корпус 52 фильтра заключает в себе, а не покрывает материал 58 фильтра, так что корпус 52 фильтра разъемно соединяется (например, прикрепляется трением, прикрепляется резьбой, прикрепляется болтом, прикрепляется винтом, закрепляется, пристегивается, прищелкивается и т.д.) и жидкостно герметизируется с управляющей головкой 34 или другой часть