專利名稱：清除水體中細胞的生長的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于凈化水體，如游泳池、水庫及水壩等中的水的方法及裝置。尤其是，旨在清除水中細菌、微生物及其它細胞的生長。
背景技術：
大的水體，如游泳池、集水區(qū)域或其中之水隨即與人體接觸的類似場所(通過在水體中游泳或洗澡，或通過飲水產生這種接觸)需要凈化。雖然使用包含過濾介質、如砂的各種過濾器可清除顆粒物質及其它固態(tài)碎片，但要消除有害細胞及其它微生物生長是很困難的。通常，通過有規(guī)律地在水體中投放適合的化學劑來清除這些細菌及類似物。例如，通常在游泳池中加入次氯酸鈉，以在水中維持一定量的溶解氯成分，該氯量能殺死存在于水中的任何細菌及類似物。在水體必需凈化到飲用水標準的市政工廠中，在水中將加入一系列的化學劑來凈化水。
這些現(xiàn)有方法具有諸多缺點。游泳池通常在處理后一定時間內不能使用，因為凈化水所需的氯量往往會使游泳池中任何人的眼睛發(fā)炎。在飲用水處理方面，公眾更加擔心在水源中有意施加化學劑的本身是有害的。例如，可能導致處理水的某些用戶過敏性反應。因此，對于用戶數(shù)量的繼續(xù)增長，在用戶使用前必需進行過濾或對水源作進一步處理。當然，使用化學劑和/或水源的進一步處理均會對公眾保持認可的使用水源增加財政支出。
因此，本發(fā)明的總目的在于克服或至少改善上述缺點中的一個或多個缺點。
本發(fā)明概述根據本發(fā)明，提供了一種清除水體中的細菌、微生物及其它細胞生長的方法，所述方法包括在與水體連通的管子或管道的一個區(qū)段上當水通過時，施加一個電磁場，所述電磁場具有的頻率或頻率范圍足夠抑制或清除水中的細菌、微生物或其它細胞的生長。
對所述管子區(qū)段施加電磁場可通過對放置在管子或管道壁上的一個單元或多個單元的磁化來實現(xiàn)。
可以在管子或管道的壁上放置四個等距離的單元。
這些單元可以是細長的鐵磁材料條。
該鐵磁材料可以是錳鋅鐵磁體。
各單元也可是磁化線圈。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種清除水體中細菌、微生物及其它細胞生長的裝置，所述裝置包括用于圍繞與水連通的管子的一個區(qū)段放置的磁化單元；對所述磁化單元施加信號的裝置，以在所述管子內產生電磁場，所述電磁場具有的頻率或頻率范圍足夠抑制或清除水中的細菌、微生物或其它細胞的生長。
磁化單元可包括放置在管子區(qū)段壁上的一個或多個鐵磁單元。
該一個或多個鐵磁單元可為錳鋅單元。
磁化單元可為對管子或管道施加磁場的線圈，該線圈被繞在聚氯乙烯(PVC)或其它非鐵磁性框架上，該框架同軸地位于管子或管道上。
可在磁化單元上施加交流(AC)電壓以產生電磁場。
該電壓可為5伏交流(AC)電壓。
施加于磁化單元的電壓的頻率可在從2KHz至7KHz范圍內的頻率區(qū)間上掃頻。
供給磁化單元的信號可以是跟隨著負向可變頻率的尖峰脈沖的正向方波的波形。
信號發(fā)生裝置可包括第一及第二方波振蕩器，其中第二振蕩器的輸出用第一振蕩器的輸出頻率來調制。
該信號發(fā)生裝置可包括第三方波振蕩器，由此使用第二振蕩器的輸出來調制第三方波振蕩器的輸出。
可使用放大裝置來放大第三方波振蕩器的輸出，該放大裝置的輸出用于通過容性裝置連接到磁化單元，以限定所需信號的波形。
附圖的簡要說明為了更易于理解及實施本發(fā)明，將參照附圖作出說明，附圖表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例并為

圖1表示根據本發(fā)明構成的裝置的總體圖；圖2表示產生并輸出信號給其中流過的水的管子的電路的電路圖；圖3表示本發(fā)明的裝置對游泳池的應用；圖4是產生并輸出信號給其中流過水的管子的一個變型電路的電路圖；圖5是安裝了根據本發(fā)明的裝置的游泳池過濾系統(tǒng)的一個管子區(qū)段的示意圖。
圖6是其上安裝了本發(fā)明的探頭的游泳池設施的管子橫截面圖；及圖7是根據本發(fā)明另一方面的管帶的透視圖。
首先參照圖1，它表示一個裝置10，該裝置包括由非磁性、非鐵材料如塑料材料并最好由聚氯乙烯(PVC)制造的線圈架12。在線圈架12上用金屬線繞了多圈形成一個線圈13，它被連接在信號發(fā)生器14上以便接收其信號。
線圈架12最好直徑為40mm，在其上繞有三層0.315mm的絕緣銅導線并沿線圈架12延伸約170mm長。線圈架12可設有包圍線圈的外殼或導線層上可設有收縮套。
線圈被連接到一個信號發(fā)生器上，該信號發(fā)生器設在外殼15中，該外殼設有發(fā)光二極管(LED)形式的指示器16，它用于指示電路的工作；及另一發(fā)光二極管(LED)形式的指示器17，它指示裝置10的電源。在外殼15中安裝有一個電路板18，該電路板上載有信號發(fā)生電路19及相應電源20的元件。
電源20包括橋式整流器B1及電容C1，并設計成與AC電源21相連接，以在整流器B1的輸出端上輸出DC脈動電壓，在此實施例中其脈沖頻率為100Hz，然后該DC脈動電壓供給電容器C2，它進行濾波及平波以輸出DC電壓。接著，將平波后的DC電壓供給調節(jié)器Reg1，該調節(jié)器輸出一個固定DC電壓，在該例中為12伏，即與電容器C3一起提供受調節(jié)的12伏電源。電阻R2將由整流橋B1輸出的電壓供給安裝在外部的LED16，它指示電源已施加到電路。電阻R2限制了流過LED16的電流。
電阻R4、齊納二極管Z1及電容C4形成另一電源(VCC)，它最好為5伏DC電源，并用于供給信號發(fā)生電路19。另一方式是，使用另一調節(jié)器，以便對電路19提供受調節(jié)的輸出。
信號發(fā)生電路19主要由四個“與”門電路的施密特觸發(fā)器構成，在該實施例中，它包括一個型號為4093CMOS的集成電路U1，該集成電路具有四個標記為U1A、U1B、U1C及U1D的門。門U1B、U1C及U1D用作振蕩器，將如下所述。
門U1C與電阻R13及電容C11形成一個振蕩器22，它的常規(guī)振蕩頻率由電阻R13及電容C11確定為10Hz，門U1D與電阻R16及電容C13形成一個振蕩器23，它的常規(guī)振蕩頻率設定為7KHz。兩個振蕩器22及23提供正向方波輸出。振蕩器23的輸出通過電阻R13及R14以及電容C12連接到振蕩器22的輸入，電容12被振蕩器23的輸出充電及放電，以將調制信號供給振蕩器22的輸入端。因此振蕩器22的輸出是一個受調制的正向方波，其波形如24概要表示，這里頻率的變化由振蕩器23的輸出確定。該輸出信號的平均頻率為3.8KHz。
該輸出信號通過電阻R12施加到晶體管Q4的基極，及信號24的變化頻率用于使晶體管Q4以該變化頻率開和關。R12的用途是限制晶體管Q4的基極電流。
門U1B與電阻R10及電容C9和C10相連接以形成另一振蕩器25，其輸出通常為正向方波。如振蕩器22及23那樣，該振蕩器的頻率由相關電阻及電容值控制，在該情況下由電阻R10及電容C9和C10控制。振蕩器25通常工作在2.6KHz的頻率上。電容C9及C10相互串聯(lián)并且其值相等，因此串聯(lián)電容C9及C10的電容量是電容總電容量的一半。振蕩器25受通過晶體管Q4施加的振蕩器22的輸出信號24的調制。電容C9及C10連接于晶體管Q4的集電極，當晶體管Q4開及關轉換時，在由輸出信號24的變化頻率決定的頻率上使電容C9對地旁路。該開關轉換的效果是，每當晶體管Q4導通時，串聯(lián)電容C9及C10的電容量倍增。因此，這使振蕩器25輸出端的輸出頻率減半。
振蕩器25的輸出通過由電阻R9及電容C8組成的R-C電路連接到一對達林頓晶體管Q3及Q2，它們放大信號并將放大信號連接到電容C6的正極板上。電容C6在其負極板上隔離掉DC電壓并將信號通過連接器J2輸出給線圈13。當線圈13已被連接時，信號將通過線圈13并經由電阻R3返回到地。施加給線圈13的信號如26所指示，它包括一個正向方波及一個負向尖峰脈沖，后者按指數(shù)曲線返回到零。
集成電路U1的第四個門U1A用作指示線圈13正在工作的檢測器。電阻R5及R11構成連接在電壓VCC上的分壓器，并將輸入信號施加在門U1A上。門U1A的輸入也經電容C5及電阻R6連接到線圈13上。
當線圈13未被接入或不工作時，由分壓器R5及R11施加到門U1A輸入上的電壓使門U1A的輸出變?yōu)椤暗汀?。當線圈13工作時，輸入到門U1A的電壓由于該電壓經電容C5交流耦合到R6而變低。當該輸入電壓低于施密特觸發(fā)器U1A的翻轉點時，門U1A的輸出變?yōu)椤案摺?，并將該電壓施加給電阻R3，后者與晶體管Q1的基極相連接并用于限制晶體管Q1的電流。當該限流電壓施加到晶體管Q1時電流將流過限流電阻R1，并由此，當線圈13被接入且工作時使發(fā)光二極管發(fā)光。因此發(fā)光二極管LED17用作線圈工作指示器。
當線圈13被取下或不工作時，由于無基極電流，晶體管Q1被關斷及LED17亦不工作。LED16及LED17兩者最好通過連接器J3從外部連接。
輸出到線圈連接器或插座J2的輸出信號包括一組或一系列由門U1C及U1D產生的頻率。如上所述，U1C及U1D兩者被連接成單個振蕩器及U1D的輸出連接到U1C的輸入。包括門U1C的振蕩器22輸出比包括門U1D的振蕩電路23高得多的頻率。因此如果彼此斷開時，U1C的振蕩器22將提供約10Hz的頻率，而U1D的振蕩器將輸出約7KHz的頻率。該組合電路產生通常的1KHz至7KHz范圍內的掃頻頻率。
但是，在本發(fā)明的范圍內，可設置提供單頻率輸出或頻率范圍超出上述施加給線圈的頻率范圍的振蕩器電路。合適的頻率將根據細胞生長特性和/或流過水管的水質來選擇。
在應用時，如圖3所示，本發(fā)明的裝置能適用于代表游永池的一個設施27。繞有線圈13的線圈架12包圍在管子12上并設置于池中水面以下。安裝在外殼15中的信號發(fā)生器14可設置在任何合適的位置上并通過導線32與線圈13相連接。
參照附圖中的圖4，根據本發(fā)明的另一方面，信號主要由單片微控制器22產生，在該實施例中，它包括型號為PIC 16C 73A的微控制器。由4.00Mhz的晶體×1及兩個15PF的電容器C17及C18構成了該微控制器的基頻振蕩器。C14及C15用作穩(wěn)定微控制器電源的旁路電容器。復位單元DS1233-10保證該微控制器在每次接通電源時成功地啟動。
微控制器產生10Hz的內部方波信號并以7KHz調制，以產生平均頻率為3.8KHz的信號。該信號用來改變第三振蕩器的頻率，第三振蕩器常規(guī)工作頻率為2.6KHz。對第三振蕩器施加信號的作用是每當該信號變高時第三振蕩器具有該頻率，及當該信號變低時第三振蕩器返回其常規(guī)頻率。第三振蕩器RCO的輸出(CDRV)通過由電阻R9及電容C8組成的RO-C電路輸出到一對達林頓晶體管Q2及Q3，它將該信號放大并輸出到電容器C6的正極板上。電容C6在其負極板上隔去DC電壓并通過連接器j2將此信號輸出到線圈13。當線圈13已被連接時，該信號將通過線圈13并經由電阻R7返回到地。施加給線圈13的信號如26所指示，它包括一個正向方波及一個負向尖峰脈沖，后者按指數(shù)曲線返回到零。電阻R5及R11形成連接在電壓VCC上的分壓器，并將輸入信號施加在微控制器的RBO(CFB)上。該輸入也通過電容C5及電阻R6連接到線圈13上，并用作檢測線圈13是否工作的檢測器。
當線圈13未被接入或不工作時，由分壓器R5及R11施加到微控制器的輸入上的電壓為低，則微控制器使LED17關閉。如果線圈13被連接及工作時，該輸入電壓變高使微控制器導通LED17。該LED17用作線圈工作指示器。工作的基本頻率被存儲在串行的可電擦除的可編程只讀存儲器(EEPROM)U5中，在該例中它為PIC24 C04AP?？山柚ㄟ^兩個按鈕PB1及PB2和顯示器DSP1及DSP2的調節(jié)來改變這些頻率以適合具體的應用。這些按鈕及顯示器最好位于一個附加板上，該附加板能插入到主系統(tǒng)板上，由此使改變頻率的能力限制在僅被授權調節(jié)的人員上。
晶體管Q1及Q5用于使數(shù)字多路顯示。通過微控制器導通Q1及關斷Q5可使數(shù)字顯示信號僅施加給DSP1。微控制器導通Q5及關斷Q1可在DSP2上顯示數(shù)字。通過以每秒約60次地改變該過程，由于顯示器被重復地開關，人眼將不會察覺到任何閃爍。
附圖中圖5-圖7表示游泳池設施中的水管區(qū)段，在其上裝有根據本發(fā)明另一方面的裝置的探頭。在水管區(qū)段31’的外表面上放置了與圖4中信號發(fā)生裝置的輸出端電連接的多個探頭30’。探頭30’可以是細長桿形狀的鐵磁材料。我們最近的試驗表明，由NEOSID AUST.PTY LIMITED公司提供的識別碼為F8的錳鋅材料是合適的材料。通過使用1至5個探頭30’獲得了良好的結果。根據NEOSIP AUST.PTY LIMITED公司提供的數(shù)據，其編碼為F8的鐵磁材料具有的最佳頻率范圍在0.1及0.5MHz之間。安裝探頭的一種方便的方式是以相等的距離將各個探頭封裝在一個帶33’的袋層32’內。帶33’可安裝在管子區(qū)段上并使用Velcro或類似連接件固定。
因此，本發(fā)明方法及裝置的使用，通過其對環(huán)境更加改善及為公眾更加接受至少降低了維持健康水源的成本。
可以理解，上述本發(fā)明的例子僅是說明性的，在不偏離這里所述的本發(fā)明構思的情況下可作出各種修改及變化。
權利要求
1.一種清除水體中細菌、微生物及其它細胞生長的方法，所述方法包括在與水體連通的管子或類似管道的區(qū)段上當水通過時施加一個電磁場，所述電磁場具有的頻率或頻率范圍足夠抑制或清除所述水中細菌、微生物或其它細胞的生長。
2.根據權利要求1的方法，其中對管子所述區(qū)段施加電磁場是通過對放置在管子或管道壁上的一個或多個單元的磁化來實現(xiàn)的。
3.根據權利要求2的方法，其中在管子或管道壁上放置四個等距離的單元。
4.根據權利要求2或3的方法，其中這些單元是細長的鐵磁材料條。
5.根據權利要求4的方法，其中鐵磁材料是錳鋅鐵磁體。
6.根據權利要求2的方法，其中的單元是磁化線圈。
7.一種清除水體中細菌、微生物及其它細胞生長的裝置，所述裝置包括用于圍繞與水體連通的管子區(qū)段放置的磁化單元；對所述磁化單元施加信號的裝置，用于在所述管子內產生電磁場，所述電磁場具有的頻率或頻率范圍足夠抑制或清除所述水中的細菌、微生物或其它細胞的生長。
8.根據權利要求7的裝置，其中磁化單元包括放置在管子段壁上的一個或多個鐵磁單元。
9.根據權利要求8的裝置，其中一個或多個鐵磁單元為錳鋅單元。
10.根據權利要求7的裝置，其中磁化單元為對管子或管道施加電磁場的線圈，該線圈被繞在聚氯乙烯(PVC)或其它非鐵磁材料的線圈架上，后者同軸地位于管子或管道上。
11.根據權利要求7至10中任一項的裝置，其中將AC電壓施加于磁化單元以產生電磁場。
12.根據權利要求11的裝置，其中電壓為5伏AC。
13.根據權利要求11或12的裝置，其中施加于磁化單元的電壓的頻率在2KHz到7KHz范圍內的頻率區(qū)間上掃頻。
14.根據權利要求7至13中任一項的裝置，其中供給磁化單元的信號可以是跟隨著負向可變頻率的尖峰脈沖的正向方波的波形。
15.根據權利要求7至14中任一項的裝置，其中產生信號的裝置包括第一及第二方波振蕩器，由此第二振蕩器的輸出用第一振蕩器的輸出頻率來調制。
16.根據權利要求7至15中任一項的裝置，其中信號發(fā)生裝置還包括第三方波振蕩器，由此使用第二振蕩器的輸出來頻率調制第三方波振蕩器的輸出。
17.根據權利要求16的裝置，其中使用放大裝置來放大第三方波振蕩器的輸出，該放大裝置的輸出用于通過容性裝置連接到磁化單元，以限定所需信號波形。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過對與水體連通的管子區(qū)段施加電磁信號來清除水體中細菌、微生物及其它細胞生長的方法和裝置。
文檔編號C02F1/48GK1260765SQ98806258
公開日2000年7月19日 申請日期1998年5月19日 優(yōu)先權日1997年5月19日
發(fā)明者戴維·布賴恩·特爾弗, 特倫斯·愛德華·莫里斯 申請人:戴維·布賴恩·特爾弗, 特倫斯·愛德華·莫里斯